JPH11123656A - ロール計測方法およびその装置 - Google Patents
ロール計測方法およびその装置Info
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- JPH11123656A JPH11123656A JP28883597A JP28883597A JPH11123656A JP H11123656 A JPH11123656 A JP H11123656A JP 28883597 A JP28883597 A JP 28883597A JP 28883597 A JP28883597 A JP 28883597A JP H11123656 A JPH11123656 A JP H11123656A
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Abstract
かわらずに精度良く直径等を計測することができ、特
に、溝のあるワークであっても、加工を継続しながら軸
の回転を停止することなく測定を可能とする 【解決手段】 2つの非接触式の変位センサ24a、2
4bをワーク14を間に軸心を通る線上に対向させて配
置するとともに、変位センサの位置を検出し、ワーク1
4を回転させながら複数の測定点について各変位センサ
からワーク表面までの距離を測定し、測定データと予め
設定したしきい値を比較し、前記しきい値より大きけれ
ば溝または切り欠きによって生じる不良なデータとして
無効とし、無効のデータを除外した有効な測定データと
前記各変位センサの位置に基づいて直径、真円度その他
の量を計測する。
Description
係り、特に、ロール研削盤により加工したロールの直
径、真円度等のロールの各種幾何学的な量を非接触式セ
ンサを応用して計測するようにしたロール計測装置に関
する。
ークの寸法を測りながら加工できるように、自動計測が
行われており、ワークを高精度に加工するためには不可
欠である。この自動計測では、ワークの直径、真円度、
振れ、プロファイルなどが測定されている。
下、ロールという。)の自動計測には、センサに差動変
圧器等の接触式変位センサを用いたキャリパ型の計測装
置が用いられている。このキャリパ型計測装置では、2
つ1組のセンサでロールを挟むようにして、それぞれの
接触子をロールの表面に接触させて直径を測定する。そ
して、ロールを回転させながら、つぎつぎに多数の測定
ポイントで直径を測定し、これらの測定データを演算処
理して、直径、真円度、振れなどを求めている。
平滑であれば、回転するロールの表面を接触子が滑動し
てくので、接触式のセンサによる自動計測は、旋盤や研
削盤でロールを回転させながらであっても大きな問題は
生じない。自動計測により測定したデータを工作機構の
制御と結びつけて、生産効率および精度の向上を図るこ
とができる。
外周面が平滑なものばかりではなく、なかには溝や切り
欠きが加工されているものがある。
合、接触式のセンサでは、回転するロールの溝に接触子
が入り込むと、接触子が引っ掛かり破損する。このた
め、旋盤や研削盤でロールを回転させながらの同時計測
ができない。溝付きロールの直径等を計測するために
は、一度、機械を止めて中断し、ロールの回転を停止し
てから実施せざるを得なかった。
部分を測らないように、軸の割り出しを行う必要があ
る。しかも、測定精度を良くするたためには、周方向の
多数点で測定する必要があり、何度も割り出しをしなけ
ればならない。このように溝付きのロールの計測では、
測定に時間がかかり自動計測の実を挙げられなかった。
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点
を解消し、測定対象のロールの表面に溝のある無しにか
かわらずに精度良く直径等を計測することができ、特
に、溝のあるロールであっても、軸の回転を停止するこ
となく測定を可能とするロール計測方法およびその装置
を提供することにある。
めに、本発明は、円柱状のワークについて長さ計測を行
い、直径、真円度その他の幾何学的寸度を表す量を計測
するロール計測方法であって、2つの非接触式の変位セ
ンサを前記ワークを間に軸心を通る線上に対向させて配
置するとともに、前記変位センサの位置を検出し、前記
ワークを回転させながら複数の測定点について各変位セ
ンサから前記ワーク表面までの距離を測定し、測定デー
タと予め設定したしきい値を比較し、前記しきい値より
大きければ溝または切り欠きによって生じる不良なデー
タとして無効とし、前記無効のデータを除外した有効な
測定データと前記各変位センサの位置に基づいて直径、
真円度その他の量を計測する。この発明によれば、非接
触式の変位センサにより測定するとともに、溝や切り欠
きの部分の測定データを無効とするデータ処理を行っ
て、ワークの直径、真円度を計測するので、溝や切り欠
き等の窪みのあるワークが計測対象であっても、ワーク
を停止させる必要もなく、旋盤、研削盤などで回転させ
たままの加工中の自動計測が可能となる。
れたデータの変わりに、その前後の有効な測定データか
ら線形補間を行い、有効な測定データと補間した測定デ
ータから直径等を算出することが好ましい。
振れ、プロファイルがあり、プロファイルの計測の場合
は、2つの非接触式の変位センサを軸方向に移動しなが
ら測定を行い、前記ワークのプロファイルを計測する。
は、円柱状のワークについて長さ計測を行い、直径、真
円度その他の幾何学的寸度を表す量を計測するロール計
測装置であって、計測対象のワークを間に対向する2つ
の非接触式の変位センサと、前記変位センサをそれぞれ
ワークの軸心を通る線上に対向するように支持する支持
手段と、前記支持手段を接離両方に移動させ、前記変位
センサをワークの軸心に関して略対称な測定位置に移動
させる移動手段と、前記変位センサの位置を検出する手
段と、測定データと予め設定したしきい値を比較し、前
記しきい値より大きければ溝または切り欠きによって生
じる不良なデータとして無効とし、前記無効のデータを
除外した有効な測定データと前記各変位センサの位置に
基づいて直径、真円度その他の量を演算する演算手段
と、を具備することを特徴とするものである。
接触式の変位センサとしては、静電容量型の変位センサ
が最も好ましく、これにより精密な計測を可能とする。
非接触式式変位センサは、静電容量型に限るものではな
く、計測精度が良好であれば、他の形式の非接触式セン
サでもよい。
置の一実施形態について、添付の図面を参照して説明す
る。図1は、ロール研削盤を示す。計測対象のワーク
は、ロール研削盤で加工されるロールである。この実施
形態では、本発明の計測方法を適用することにより、加
工をしながらロールの直径、真円度、プロフィール等を
計測する。図1において、10は砥石台であり、11は
心押台を示す。砥石台10は、往復台12の上にX軸方
向に移動可能なように設けられている。砥石台10に
は、砥石13がロール14の軸方向に対して直角に向き
合うように設けられており、図示しないインフィード機
構により、砥石13は、ロール14に対して前後(X軸
方向)に移動し、ロール14に切り込みを与えることが
できるようになっている。
向に延びるラック15に沿ってピニオン・ラック機構を
利用してZ軸方向に移動することができるようになって
いる。
は、サーボモータによりボールねじを駆動してZ軸方向
に送られるもので、ボールねじや送り運動を案内するガ
イドレールは、伸縮自在な入れ子状の摺動面カバー16
によって被覆されており、その摺動面が保護されてい
る。
計測装置20は、砥石台10の上に設置されており、こ
のロール計測装置20がロール14の直径等の自動計測
を実施する。
である。この図2において、22は、一対の非接触式の
変位センサ24a、24bを備えた測定部を示す。この
測定部22は、砥石台10上を前後に、すなわち図1に
おけるX軸方向に進退自在なように構成されるものであ
る。砥石台10の上面には、機台21が取り付けられて
いる。この機台21には、ガイドレール23がX軸方向
に延びるように設けられ、このガイドレール23を移動
台26が摺動しながら移動できるようになっている。移
動台26を進退動させるための駆動源として、機台21
の一端部に前後移動用シリンダ27が設けられており、
この前後移動用シリンダ27のピストンロッド27aが
移動台26と連結されている。移動台26からは、水平
方向にビーム30が張り出すように取り付けられてお
り、測定部22は、このビーム30によって支持される
ようになっている。
ム31a、31bが設けられている。非接触式の変位セ
ンサ24a、24bは、このアーム31a、31bを支
持手段として、ロール14を間に挟んで対向するように
支持されるようになっている。また、変位センサ24
a、24bを互いに接近または離間させる方向に移動さ
せて所定の測定位置に移動させる手段を構成するものと
して、サーボモータ32と、このサーボモータ32によ
り駆動されてアーム31a、31bを接近または離間さ
せる方向に送る送り伝動機構が設けられている。
回転軸には歯車34が取り付けられ、この歯車34に噛
み合う従動歯車35a、35bから、送り伝動機構を構
成する2本のボールねじ33a、33bにそれぞれサー
ボモータ32の回転が伝動される。一方のボールねじ3
3aは、左ねじのボールねじが用いられ、他方のボール
ねじ33bには、右ねじのボールねじが用いられ、これ
により、サーボモータ32を単一の駆動源として、変位
センサ24a、24が同じ量だけ互いに反対方向に移動
し、接離両方向の移動が可能になっている。
合し、このナット36aは、変位センサ24aを支持す
るアーム31aが取り付けられているフレーム37aに
固定されている。同じように、他方のボールねじ33b
には、ナット36bが螺合し、このナット36bは、変
位センサ24bを支持するアーム31bが取り付けられ
ているフレーム37bに固定されている。これらのアー
ム31a、31bは、それぞれフレーム37a、37b
に対して昇降用シリンダ38a、38bを介して取り付
けられており、変位センサ24a、24bを先端に有す
るアーム31a、31bは、昇降可能に構成されてい
る。
実施形態では、静電容量型の変位センサが用いられてい
る。この場合、各変位センサ24a、24bとロール1
4を電極として形成されるコンデンサの間の距離の変化
が比誘電率の変化に比例することを利用して、各各変位
センサ24a、24bからロール14の表面までの距離
を検出する。
C装置40の演算装置42に導入されて、図4のフロー
チャートに従って、測定値が演算される。また、NC装
置40は、ロール研削盤の砥石台10、往復台12の運
動を数値制御するほか、変位センサ24a、24bの位
置を制御するためにサーボモータ32を制御する。この
場合、サーボ回路44と、位置検出器46によって、位
置制御ループが組まれ、演算装置42で発生した指令に
基づいてサーボモータ32を制御する。エンコーダ等か
らなる位置検出器46によって、サーボモータ32の回
転角度から変位センサー24a、24bの位置を間接的
に検出され、この位置フィードバックと指令位置とを比
較し、各変位センサ24a、24bの位置を所定の測定
位置に正確に位置決めすることができるようになってい
る。また、各変位センサ24a、24bの位置について
の検出信号は、演算装置42にも導入され、直径等の演
算に用いられる。
装置を用いて実施するロール計測方法について説明す
る。図3は、ロール計測の各段階における変位センサ2
4a、24bの位置を示す図である。図3(i)は、計
測精度を高めるためにあらかじめ行う校正の仕方を説明
する図である。50は、長さ基準器として用いられるブ
ロックゲージである。このブロックゲージ50の長さを
Lとする。
ジ50の軸線上に位置するように位置決める。変位セン
サ24a、24bの位置について、座標系は図3(i)
に示すように、ブロックゲージ50の軸線上に設定され
る。左側の変位センサ24aは、位置OAを測定基準原
点とし、右側の変位センサ24bは、位置OBを測定基
準原点として、位置検出器46により、それぞれ位置O
A、OBからの距離が検出される。位置OAOB間の距離C
は、予め設定されている長さである。ここで、ブロック
ゲージ50の長さLは、計測システムに内在する誤差を
αとして、測定基準原点OA、OBからそれぞれブロック
ゲージ50の両端面までの距離をA、Bとすれば、 L=C+A+B+α …(1) である。
ぞれ変位センサ24a、24bを接近させ、各変位セン
サ24a、24bからブロックゲージ50の左右両端面
までの距離a、bを実測する。また、この実測位置での
各変位センサ24a、24bの位置を位置検出器46の
出力から検出する。この場合、各変位センサ24a、2
4bの位置は、それぞれa+A、b+Bに相当する。
a、bは、前記のように変位センサ24a、24bによ
り測定されているので、各変位センサ24a、24bの
位置からそれぞれa、bを引くことにより、測定基準原
点OA、OBからそれぞれブロックゲージ50の両端面ま
での距離A、Bを求めることができる。したがって、
(1)式から、誤差αは、 α=L−C−A−B …(2) として求めることができる。この誤差αを用いて、ロー
ル14の直径の測定値を修正する。また、この誤差α
は、経年的に変化していくので、適宜、上述のようなブ
ロックゲージを用いた校正を行う。
おいて、昇降用シリンダ37a、37bによりアーム3
1a、31bを昇降させて、また、サーボモータ32に
より、変位センサ24a、24bの位置を調整し、図3
(ii)に示すように、変位センサ24a、24bをロー
ル14の中心Oを通る直線上で、中心Oに関して略対称
に位置させる。
31a、31bを移動させる。図3(iii)に示すよう
に、変位センサ24a、24bをロール14に接近させ
て、測定位置まで移動させる。ここで、ロール14の測
定における測定基準原点は、図3(i)と同様である。
4の表面までの距離ai、biを計測し、この計測位置で
の各変位センサ24a、24bの位置を検出すれば、測
定基準原点OA、OBからそれぞれロール14の表面まで
の距離をA、Bは求めることができる。ロール14の直
径Dは、 D=C+A+B+α …(3) であるから、上記のA、Bと校正により得たαからロー
ル14の直径Dを測定することできる。
を回転させながら、多数の測定点で実施する。例えば、
ロール14が1回転する間に40ポイントで測定し、ロ
ール14を3回転させて合計120ポイントについて測
定する。この測定データは、図4にフローチャートにし
たがって演算装置42により処理される。
から順番に読み取り(ステップS1)、各データai、
biと所定のしきい値εとを比較する(ステップS
2)。このしきい値εは、計測対象のロール14ごとに
あらかじめ設定される定数である。図3(iii)に示す
ように、表面に溝51あるいは切り欠きがあるロール1
4を計測対象とした場合に、溝51の部分を測定したデ
ータかどうかを判別するための基準となるしきい値であ
る。
合うと、溝51のない部分に較べて、測定されるai、
biは大きな値となる。溝51のない平滑な部分のデー
タは、測定値に大きな変動がないのにくらべて、溝51
のある部分では、測定値が急に大きな値に変動するの
で、適当なしきい値εを定め、これと比較することで、
その測定データが平滑な部分での測定データか、溝51
の部分での測定データかを判別することができる。
ずれかがしきい値εよりも大きければ、そのデータは、
溝51または切り欠きに起因する不良ののデータと判別
し(ステップS2のyes)、この測定データを無効して
直径の演算の基礎にはしない(ステップS3)。
定データが何回連続したかをカウントする変数をCTと
して、前のステップS3で無効となった場合、この変数
CTに1を加算して計数する。ステップS5では、無効
の測定データが、例えば、10回連続するような場合
(ステップS5のyes)は、なんらかの不都合があるも
のとして、アラームを発し(ステップS6)、データ処
理を中断する(ステップS7)。
合は、データが最後のデータでなければ、データの番号
を次の番号にし(ステップS9)、ステップS1に戻
る。次の測定データについて、上述の処理を同じように
して繰り返す。一方、ステップS2で、しきい値εとの
比較の結果、ai、biのいずれもがしきい値εよりも小
さければ、この測定データは、ロール14の平滑な表面
の部分で測定した有効なデータとする。続く、ステップ
S10では、有効なデータの場合は、無効のデータの連
続をカウントする変数CTをリセットする。以下、最後
の測定データまで同様の処理を繰り返す。
いて、有効か無効なデータかどうかを判別した後、ステ
ップS11では、無効とされたデータについての補間処
理を行う。図5に示すように、例えば、変位センサ24
aで測定したデータについて、ak-1,ak,ak+1につ
いて3つ連続して、溝51による無効なデータとされた
場合を考える。この場合は、隣の有効なak-2、ak+2の
データに基づいて線形的に比例補間して、各ak-1,a
k,ak+1のデータの値を算出する。
たデータから、ロール14の直径D、真円度を演算する
(ステップS12)。ロール14の直径Dは、各測定ポ
イントで算出した直径の平均値とする。また、真円度
は、測定データから直径の最大値と最小値を求め、最大
値と最小値の差をロール14の真円度とする。
に示すような図形として表示される。この表示装置48
には、各測定ポイントでの直径の値を実線で結んで描画
して表示される。その表示から、ロール14が真円より
もどの部分で誤差があるかを一目で確認することができ
る。また、補間した部分は、測定した部分とは色や線種
を変えて描画するのが好ましく、これによれば、容易に
補間した部分が判明する。
は、変位センサ24a、24bの位置をロールの軸方向
には移動せずに測定したが、ロール14の振れ、プロフ
ァイルの計測については、変位センサ24a、24bの
位置をロールの軸方向には移動させながら計測する。こ
の軸方向の移動は、砥石台10の乗っている往復台12
を移動させることにより実現することができる。プロフ
ィールの測定については、ロール14は、回転させず
に、変位センサ24a、24bの位相を固定して、変位
センサ24a、24bとロール14の表面までの距離を
計測する。その場合の測定データの有効、無効の判別処
理は、図4のフローチャートの処理と同様である。この
プロファイルの計測結果については、図7に示すよう
に、表示装置48に描画される。
a、24bを用いるとともに、溝や切り欠きの部分の測
定データを無効とするデータ処理を行って、ロール14
の直径、真円度を計測するので、溝のないロールの場合
はもちろんのこと、溝51のあるロール14が計測対象
であっても、ロール14を停止させる必要もなく、回転
させながらの自動計測が可能となる。また、この実施態
様のように、非接触式の変位センサ24a、24bとし
ての静電容量式のセンサの場合、0.1μmもの分解能
が得られ、高精度の計測が可能となる。
センサに限定されるものではなく、例えば、光電式セン
サ、超音波センサ等の非接触式センサを用いても、おな
じように実施することができる。
によれば、非接触式の変位センサにより測定するととも
に、溝や切り欠きの部分の測定データを無効とするデー
タ処理を行って、ワークの直径、真円度を計測するの
で、溝や切り欠き等の窪みのあるワークが計測対象であ
っても、ワークを停止させる必要もなく、旋盤、研削盤
などで回転させたままの自動計測が可能となる。
面図。
階での変位センサの一を示す図。
の流れを示すフローチャート。
説明する図。
定結果を示す図。
ルの測定結果を示す図。
Claims (5)
- 【請求項1】円柱状のワークについて長さ計測を行い、
直径、真円度その他の幾何学的寸度を表す量を計測する
ロール計測方法であって、 2つの非接触式の変位センサを前記ワークを間に軸心を
通る線上に対向させて配置するとともに、前記変位セン
サの位置を検出し、 前記ワークを回転させながら複数の測定点について各変
位センサから前記ワーク表面までの距離を測定し、 測定データと予め設定したしきい値を比較し、前記しき
い値より大きければ溝または切り欠きによって生じる不
良なデータとして無効とし、 前記無効のデータを除外した有効な測定データと前記各
変位センサの位置に基づいて直径、真円度その他の量を
計測することを特徴とするロール計測装置。 - 【請求項2】前記除外されたデータの変わりに、その前
後の有効な測定データから線形補間を行い、有効な測定
データと補間した測定データから直径等を算出すること
を特徴とする請求項1に記載のロール計測方法。 - 【請求項3】前記2つの非接触式の変位センサを軸方向
に移動しながら測定を行い、前記ワークのプロファイル
を計測することを特徴とする請求項1に記載のロール計
測方法。 - 【請求項4】円柱状のワークについて長さ計測を行い、
直径、真円度その他の幾何学的寸度を表す量を計測する
ロール計測装置であって、 計測対象のワークを間に対向する2つの非接触式の変位
センサと、 前記変位センサをそれぞれワークの軸線を通る線に対向
するように支持する支持手段と、 前記支持手段を接離両方に移動させ、前記変位センサを
ワークの軸心に関して略対称な測定位置に移動させる移
動手段と、 前記変位センサの位置を検出する手段と、 測定データと予め設定したしきい値を比較し、前記しき
い値より大きければ溝または切り欠きによって生じる不
良なデータとして無効とし、前記無効のデータを除外し
た有効な測定データと前記各変位センサの位置に基づい
て直径、真円度その他の量を演算する演算手段と、を具
備することを特徴とするロール計測装置。 - 【請求項5】前記非接触式の変位センサは、静電容量型
の変位センサからなることを特徴とする請求項4に記載
のロール計測装置。
Priority Applications (1)
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JP28883597A JP3701449B2 (ja) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | ロール計測方法およびその装置 |
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JP28883597A JP3701449B2 (ja) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | ロール計測方法およびその装置 |
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ID=17735374
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JP28883597A Expired - Lifetime JP3701449B2 (ja) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | ロール計測方法およびその装置 |
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