JPH0731044B2 - Machine motion accuracy measuring device - Google Patents
Machine motion accuracy measuring deviceInfo
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- JPH0731044B2 JPH0731044B2 JP2137235A JP13723590A JPH0731044B2 JP H0731044 B2 JPH0731044 B2 JP H0731044B2 JP 2137235 A JP2137235 A JP 2137235A JP 13723590 A JP13723590 A JP 13723590A JP H0731044 B2 JPH0731044 B2 JP H0731044B2
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- JP
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- measuring
- measuring bar
- bar
- displacement
- relative
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- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention measures the accuracy of circular motion due to relative biaxial movement between a machine spindle and a table, such as machine tools and three-dimensional measuring machines. A motion accuracy measuring device.
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。The present invention relates to a simple motion accuracy measuring device, and more particularly to a device for measuring the accuracy of relative circular motion of a machine tool on the machine without actually cutting the work piece.
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。Conventionally, when measuring the accuracy of circular motion due to relative biaxial movement between the tool spindle of a machine tool and a work table, the work (workpiece) is actually cut and the work is moved to another place. The roundness was actually measured by a roundness measuring device for measuring the object shape, and the accuracy of the circular motion of the machine tool was evaluated, and the circular motion program for operating the machine tool was corrected.
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。In addition, in the magazine "Precision Machinery" (June 1985 issue, pages 148 to 154) published by the Japan Society of Seiki Machinery, machine tools and three-dimensional measuring machines etc. directly show the relative position between the spindle and the table. As a device for measuring the accuracy of circular motion, a spherical seat was provided on the main shaft and table, and a measuring bar having spheres at both ends was attracted to both spherical seats by magnets to perform relative circular motion, and was incorporated inside the measuring bar. A strain gauge is disclosed that measures the momentary displacement amount between the spindle and the table from the strain generated when the measurement bar is constrained and moves circularly.
上述の従来方法ではそれぞれ次のような問題点がある。 Each of the above-mentioned conventional methods has the following problems.
前者の場合、 一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。In the former case, two steps of cutting the workpiece and actually measuring the roundness are required for one measurement, and it takes a lot of man-hours to measure under different conditions.
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。Since the cutter radius is not zero, the movement trajectory of the tool spindle itself does not transfer to the surface to be cut.
It is not possible to accurately evaluate the relationship between the stick motion that occurs when the quadrants of the XY axes are changed and the behavior of the tool spindle.
等の問題があった。There was a problem such as.
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。Further, in the latter case, a spherical seat having a magnet attracting means and a special measuring bar having a sphere at both ends and a strain gauge incorporated therein are required, but this fabrication is difficult and expensive.
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。Since both ends of the measuring bar are constrained by spherical seats, the measuring bar normally tilts, and the displacement cannot be obtained unless such a cosine error is corrected.
等の問題があった。There was a problem such as.
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。The object of the present invention is to reduce the accuracy of the circular motion due to the relative biaxial movement between the main spindle of the machine and the table, without the need to actually cut the work piece, to make it compact and lightweight, to be portable, and to have a simple structure at low cost. It is an object of the present invention to provide a motion accuracy measuring device that is easy to handle and can measure quickly.
本発明は、主軸1とテーブル10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3の
軸線と略平行になるようにハウジング4にダイヤフラム
8によって自由支持され、かつ複数のばね7によってバ
ランスのとれた求心作用を付与された測定バー5と、前
記測定バー5の前記マスタ円板3との当接部5aに設けた
転がり部材と、前記マスタ円板3の外周と前記測定バー
5とを前記転がり部材を介して当接させ、前記測定バー
5に変位を与えつつ前記主軸1とテーブル10との間に相
対的な直交2軸移動による円運動を行わせたときに、前
記測定バー5の直交2軸移動の変位を検出する2つの変
位検出器6X,6Yとを具備したことを特徴とする。The present invention uses a relative orthogonal 2 between the spindle 1 and the table 10.
In a machine motion accuracy measuring device for measuring motion accuracy of circular motion due to axial movement, a master disk 3 mounted coaxially with the spindle 1 and a master disk 3 on the table 10 are arranged substantially parallel to the axis of the master disk 3. 5a, which is freely supported on the housing 4 by the diaphragm 8 and is provided with a balanced centripetal action by the plurality of springs 7, and the contact portion 5a of the measuring bar 5 with the master disk 3. Between the main shaft 1 and the table 10 while displacing the measuring bar 5 by bringing the rolling member provided in the above, the outer circumference of the master disk 3 and the measuring bar 5 into contact with each other via the rolling member. It is characterized in that it is provided with two displacement detectors 6X, 6Y for detecting the displacement of the measuring bar 5 in the orthogonal biaxial movement when the circular movement is performed by the relative orthogonal biaxial movement.
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を行うと、この
相対円運動の全位置において、測定バーはマスタ円板に
よって常にマスタ円板外周の法線方向の力を受けること
になる。そして測定バーはダイヤフラムによって摩擦力
の悪影響を排除されて自由支持され、バランスのとれた
複数のばねによって求心作用が付与され、転がり部材に
よってマスタ円板との転がり抵抗が低減されている。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、その測定バーの所定位置の変位を
検出器で連続的に検出するのである。この検出出力をオ
シロスコープ等に導けば円運動精度を可視的に観察する
ことができる。According to the present invention, when the master disc mounted on the main shaft makes relative circular motion while pressing against the measuring bar on the table side, the measuring bar is always rotated by the master disc at all positions of this relative circular motion. Will receive a force in the normal direction. The measuring bar is free-supported by the diaphragm so that the adverse effect of frictional force is eliminated, centripetal action is given by a plurality of balanced springs, and rolling resistance with the master disk is reduced by the rolling member. As a result, the measuring bar is always displaced in the normal direction of the outer circumference of the master disk, and the displacement of the measuring bar at a predetermined position is continuously detected by the detector. By guiding this detection output to an oscilloscope or the like, the circular motion accuracy can be visually observed.
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
定バー、5a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、6X,6Y
は変位測定用の近接センサであってX軸用とY軸用と互
いに90゜の角度をなして2個設けられる。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a tool spindle of a machine tool, 2 is a shank portion 2a which is inserted into a taper hole of the tool spindle 1, a holder for fixing a master disk 3 first, and 4 is fixed on a table 10. Housing 5 is a measuring bar, 5a is an abutting portion with the master gauge 3 provided on the upper portion of the measuring bar 5, 5b is a spherical portion at the lower end of the measuring bar 5, 6X, 6Y
Is a proximity sensor for displacement measurement, and two proximity sensors for X-axis and Y-axis are provided at an angle of 90 ° to each other.
近接センサはハウジング4に固定されるので、何回転分
もの円運動データを連続して測定することができる。Since the proximity sensor is fixed to the housing 4, it is possible to continuously measure circular motion data for many rotations.
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。It is also possible to measure the motion accuracy in a steady state in which the circular motion speed is stable by rotating it multiple times.
7は測定バー5を支持するための例えばコイルスプリン
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。ハウジング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。Reference numeral 7 is an elastic body for supporting the measurement bar 5, which is formed of, for example, a coil spring, 8 is a diaphragm, and 9 is a damper fin. The housing 4 is filled with oil for obtaining a damper effect, and the damper fins make the oil dumping effect uniform.
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。Further, the outputs of the proximity sensors 6X and 6Y are input to the amplifier 11, and the amplified X-axis output and Y-axis output are connected to the horizontal and vertical input terminals of the oscilloscope 12 for waveform observation. The display waveform of the oscilloscope is recorded by the Polaroid camera 13, for example.
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。Since the contact portion 5a on the upper portion of the measuring bar 5 has a ball bearing structure using a ball bearing with respect to the center axis of the measuring bar as shown in the figure, friction against the pressing of the master disk 3 is minimized. The impact can be reduced.
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。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
のたおれも補正可能になっている。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。As shown in the figure, the measuring bar 5 is provided with a plurality of coil springs 7 having a constant spring constant in equal distribution, so that the displacement-contact characteristics in the XY plane are supported in a uniform balance with no directivity in the displacement direction. There is. By adjusting the balance position with the left and right balance adjusting screws 7a, the measuring bar 5 due to the influence of gravity when the measuring device is installed vertically
It is also possible to compensate for this. The center of the diaphragm 8 has a pivot point P which serves as a fulcrum for the operation of the measuring bar 5. Since the distance from the point P to the centers of the contact portion 5a and the sphere portion 5b is equidistant, the radial displacement of the contact portion 5a is the displacement of the sphere portion 5b on the opposite side with the pivot point P as the fulcrum.
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。The measuring bar 5 supports the pivot point P by elastic deformation of the diaphragm 8 and centripetal action by elastic deformation of the coil spring 7. Therefore, since the movable portion of the measuring bar 5 has no rattling or friction portion, a displacement operation without hysteresis is possible.
主軸1に装着されたマスタ円板3がテーブル10上に支持
された測定バー5に押し当たりつつ相対円運動するとい
うことは、測定バー5の当接部5aが、X−Y平面内にお
いて、全方向から常に法線方向の力を受けて連続的に変
位するのと等価である。この結果、前記のボールベアリ
ング、コイルスプリング、及びダイヤフラム8の作用と
相まって、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。The fact that the master disk 3 mounted on the spindle 1 moves relative to the measurement bar 5 supported on the table 10 while making a relative circular motion means that the contact portion 5a of the measurement bar 5 is in the XY plane. It is equivalent to continuously receiving a force in the normal direction from all directions and continuously displacing it. As a result, in combination with the actions of the ball bearing, the coil spring, and the diaphragm 8 described above, the measurement bar 5 has the master disk 3 at the contact portion 5a.
It is accurately displaced in the normal direction of the outer circumference.
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軸用6Xと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リサージュ図形
の円からの変位量が相対円運動誤差として求められる。FIG. 2 is an example of displacement data displayed on the oscilloscope. In the above-mentioned configuration, when the master disc is slightly pressed against the measurement bar 5 to give a pre-displacement to the measurement bar 5, a relative circular motion of radius R is performed between the master disc 3 and the measurement bar 5 in that state. The displacement generated in the contact portion 5a is detected by the proximity sensors 6X and 6Y as the displacement of the spindle of the machine tool through the spherical portion 5b, and is displayed on the oscilloscope after amplification. Since two proximity sensors, 6X for X-axis and 6Y for Y-axis, are provided, the X-axis shown in the figure will be displayed on the display screen without any calculation processing by a personal computer.
The displacement data detected on the axis side and the displacement data detected on the Y axis side are combined and displayed as a Lissajous figure.
The whiskers 14 at the time of switching each quadrant are due to the amount of backlash and the stick motion at the time of axis switching.
Therefore, these amounts can be measured by the size of the mustache 14. The amount of displacement of the Lissajous figure thus obtained from the circle is obtained as a relative circular motion error.
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。As described above, according to the present invention, the accuracy of the circular movement due to the relative biaxial movement between the main shaft of the machine and the table is accurately measured in a short time without actually cutting the work. be able to. Further, the motion accuracy measuring device has a simple structure, is small and lightweight, and is excellent in portability. And you just have to place it on the table,
Easy to handle. Even if complicated data processing is not performed, the circular motion locus can be displayed on the screen as a Lissajous figure only by using an oscilloscope, and data collection can be easily performed.
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、5a……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。 FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a display example of displacement data. (Explanation of symbols) 1 ... Tool spindle, 2 ... Holder, 3 ... Master disk, 4 ... Housing, 5 ... Measuring bar, 5a ... Abutting part, 5b ... True sphere, 6X, 6Y ... Proximity sensor, 7 ... Coil spring, 8 ... Diaphragm, 9 ... Damper fin, 10 ... Table, 11 ... Amplifier, 12 ... Oscilloscope, 13 ... Camera.
Claims (1)
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(3)の軸線と
略平行になるようにハウジング(4)にダイヤフラム
(8)によって自由支持され、かつ複数のばね(7)に
よってバランスのとれた求心作用を付与された測定バー
(5)と、 前記測定バー(5)の前記マスタ円板(3)との当接部
(5a)に設けた転がり部材と、 前記マスタ円板(3)の外周と前記測定バー(5)とを
前記転がり部材を介して当接させ、前記測定バー(5)
に変位を与えつつ前記主軸(1)と前記テーブル(10)
との間に相対的な直交2軸移動による円運動を行わせた
ときに、前記測定バー(5)の直交2軸方向の変位を検
出する2つの変位検出器(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。1. A motion accuracy measuring device of a machine for measuring motion accuracy of circular motion by relative orthogonal biaxial movement between a main shaft (1) and a table (10), wherein the device is coaxial with the main shaft (1). Mounted master disc (3)
On the table (10), the housing (4) is freely supported by the diaphragm (8) so as to be substantially parallel to the axis of the master disk (3), and balanced by the plurality of springs (7). And a rolling member provided at the contact portion (5a) of the measuring bar (5) provided with the centripetal action, and the master disk (3) of the measuring bar (5), and the master disk (3). The outer circumference of the measuring bar (5) and the measuring bar (5) through the rolling member, and the measuring bar (5)
The spindle (1) and the table (10) while displacing
Two displacement detectors (6X, 6Y) for detecting the displacement of the measuring bar (5) in the directions of the two orthogonal axes when a circular movement is performed by relative two-axis movements relative to each other. A machine motion accuracy measuring device characterized by being provided.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2137235A JPH0731044B2 (en) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | Machine motion accuracy measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2137235A JPH0731044B2 (en) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | Machine motion accuracy measuring device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0432701A JPH0432701A (en) | 1992-02-04 |
JPH0731044B2 true JPH0731044B2 (en) | 1995-04-10 |
Family
ID=15193940
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2137235A Expired - Lifetime JPH0731044B2 (en) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | Machine motion accuracy measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH0731044B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100522157B1 (en) * | 2003-10-01 | 2005-10-18 | 차은종 | Vacuum assisted auto-lancing device |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS532225B2 (en) * | 1973-06-11 | 1978-01-26 | ||
JPS63195202U (en) * | 1987-06-04 | 1988-12-15 |
-
1990
- 1990-05-29 JP JP2137235A patent/JPH0731044B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH0432701A (en) | 1992-02-04 |
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