JPS59173710A - ワ−ク寸法チエツク用測定ヘツド - 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】 本発明はワークの寸法をチェックするための測定ヘッド
に係ル、とシわけ、ケーシングと、ケーシングに対し可
動に取付けられた測定アームと、測定アームの端部に固
定され、チェックされるべきワークに接触するフィーラ
と、測定アームの位置に応じた信号を発する少なくとも
λつの要素からなるトランスデユーサと、第１の位置で
λつのトランスデユーサ構成要素を互いに予め定められ
た位置に設定し、第２の位置で測定アームおよび少なく
とも１つのトランスデユーサの変位を可能とする、可動
停止手段を備えた機械的零調整装置°とを備えた測定ヘ
ッドに関チる。

高精度でかつ反復可能性（例えばミクロン範囲内で）を
備えた、機械部品のリニア（−次）寸法をチェックする
ための測定ゲージが知られているが、従来の測定ゲージ
は例えば数ミリメートルの狭い測定範囲しか備えていな
いものであった。測定範囲の幅は、基本的にはトランス
デユーサによシ決定される。頻繁に用いられるトランス
デユーサの１つとしては、直線電圧差動変圧器（リニア
ボルテージディファレンシャル　トランスフォーマ　Ｌ
ＶＤＴ　　）型トランスデユーサがある。このトランス
デユーサは、電気コイルを備えた第１の構成要素と、前
記コイルに対して可動なコアを備えた第２の構成要素と
からなっている。

トランスデユーサの測定範囲の幅よシ大きく異なった寸
法を有するワークのチェックのために測定ゲージを用い
るために、測定ゲージは、通常、機械的零ＰＡ整装置を
備えている。

米国特許第３．ｇｌ、３．３！θ号明細書においては、
置換可能な目盛を付けられた照合用部材を内蔵し九零調
整装置を有し、異なった位置への測定ゲージ（１つのツ
イーンを備えている）の移動が可能な、電気的測定ゲー
ジが開示されている。測定ゲージのそれぞれの位置は、
目盛を付けられた照合用部材を用いて設定された零調整
位置を与える。この方法は、迅速で単純な零調整作業を
可能とするが、この作業は特別の条件下にセいてのみ行
うことができ、いくつかの目盛を付けられた照合用部材
を必要とする。

他に知られている零調整装置としては、ｌ又は数個の測
定ヘッド構成要素の適宜な変位（例えば、ツイーン、測
定アームに取付けられツイーンを支持する構成要素、ト
ランスデユーサ構成要素等の調整）により、実質的に測
定範囲の変更を行うものがある。このような特徴を備え
た測定ヘッドとしては、西独特詐公開第Ｊ、２１１−１
３ｇ７号公報に記載されている。

一方では、正確さ、繰返し可能性、応答の線形性等の必
要な測定性能を備えた状態で広い測定範囲を有すること
が望まれ、他方では零調整装置によシ、相当な長さの調
整を、非熟練者によシロスタイムを最小限にして、安全
、迅速に行えることが重要であることは容易に理解する
ことができる。

さらに、補助的な工具および装置を必要としないで零調
整作業をすることができることも重要である。

これらの要求は、特に、研削盤においてインプロセスの
測定ヘッドとして用いる場合重要である。

これらの測定ヘッドは、研削作業中にワークの寸法（通
常、内径および／または外径、厚さ、軸方向寸法）をチ
ェックすることができる。これらの測定ヘッドは、また
、剛性、衝撃に対する抵抗力、振動に対＋る最小感度等
の好ましい特性が要求される。

米国特許第３．／２２．ざ３ｒ号明細書に開示されてい
る測定ヘッドは、作業台上でチェックを行うためのもの
であシ、摩擦ねじによ多結合されたλつの構成要素から
なる可動測定アームを備えている。

λつの構成要素の相互の角度位置は、ねじを作動するこ
とによシ調整することができ、荒い零調整を行うことが
できる。さらに、もしツイーンを備えた構成要素が衝撃
荷重を受けた場合には、この構成要素は他の構成要素の
まわシを回転し、測定ヘッドのよシデリケートな構成要
素の破損を防止する。

研削作業中にワークをチェックするインプロセス測定ヘ
ッドとして用いられる前述の測定ヘッドとほぼ同一の技
術的解決手段が、米国特許第≠、２３♂、ｔｒｔ号明細
書に開示されている。この測定ヘッドは外径をチェック
するために用いられ、一端部にツイーンが取付けられ、
他端部に位置トランスデユーサの２つの構成要素が取付
けられている２つの可動測定アームから構成されている
。それぞれの測定アームは、摩擦装置によ多連結された
λつの部分からなっている。零調整操作は、２つのトラ
ンスデユーサ構成要素が取付けられた測定アームの２つ
の部分を、予め定められた位置に設定した状態でロック
し、続いて他のλつの部分をチェックされるべきワーク
にツイーンを接触させるよう移動し、最後に前記最初の
２つの部分を再びアンロックの状態にすることによシ行
われる。

摩擦装置は、ワークにフィーラを接触させるために、測
定アームの２つの部分を手動で変位させ得るよう比較的
低い抵抗値でなければならず、また同時に、測定中に滑
らないように十分高い抵抗値でなければならない。

米国特許第３．／２２．♂３♂号および第≠、２３１．
Ｉ♂６号明細書に記載されているλつの測定ヘッドは、
フィーラあるいはフィーラを保持する測定アームの部分
に、衝撃あるいは振動、他のストレスが作用した場合、
摩擦装置に小さな滑り変位あるいは容易に気付かない滑
シ変位を生じ、使用者が見過してしまう零調整状態の誤
差を生ずるという欠点を有している。この場合、使用者
はなんら調整することなく、測定ゲージによシ与えられ
る測定寸法（実際は誤っているのだが）に対し信頼し続
けることとなる。もし、測定ヘッドの信号が、研削盤の
オペレーションサイクルを制御するために用いられたな
らば、公差を外れた最終寸法のワークが加工されること
となる。

太黙ａＥｌｌＩ＋１−妃の次点を取除くためになされた
ものでｓｂ、簡単、迅速かつ安全に零調整操作を行うこ
とのできる測定ヘッドを提供することを目的とする。

第１図および第２図に示す電気測定へ、ドは、支持体で
あシ、保護部材である測定ヘッドケーシングｌを有し、
とのケーシングｌは開口側を有する箱体とその閉鎖力・
々−（第１図および第２図では図示せず）とからなって
いる。

後で第５図を参照して説明するように、♂ンコおよび３
を含む据付は部材がケーシングｌに取付けられている。

λつの可動測定用アームｔおよび夕が、それぞれビンλ
および３に対し回転可能に取付けられている。測定アー
ムグおよびｊは、ケーシングｌの開口６および７を貫通
しておシ、ケーシングよル外側の端部には、それぞれ外
径を測定されるべきワークＩＯ（第１図参照）の表面に
接触するフィ□−ラ（接触部）ｇおよびりが設けられて
いる。

測定ヘッドは、ケーシングｌ内に配置された測定アーム
グおよび！の端部に取付けられた小さなポール／／およ
び／２を含む機械的零調整手段を有している。

ケーシングｌ内には、さらに一本の短アーム／３゜／４
’が配設され、この短アーム／ｊ　、　ｉダの端部は、
ビンλ、３に枢着されている。短アーム／、７　、　／
４’のビンλ、３に対する結合は、以後説明するように
摩擦手段を介してなされている。

ＬＶ　ＤＴ　　タイプの位置トランスデユーサ１３を構
成するλつの要素は、それぞれ測定アームｔおよび短ア
ーム１３に固定されている。すなわち、マグネチックコ
ア（図示せず）の自由端に設けられたステム／６はアー
ムケに固着され、差動トランスフォーマのコイルのハウ
ジングであるサポート／７は短アーム／３に固着されて
いる。

同様に、他のマグネチックコア（図示せず）の自由端に
設けられたステム／ｇは測定アームｊに固着され、他の
位置トランスデユーサ２０の差動トランスフォーマのコ
イルのハウジングであるサポート／？は短アームｌダに
固着されている。

トランスデユーサ／Ｓおよび一〇は、それぞれ測定アー
ムグおよびｊの位置に応じて測定信号を発生するＯ ケーシングｌ内の短アーム／３　、　／ｌＩの自由端に
は、それぞれポール／／　、　／、２と同一直径のポー
ル２／　、　２２が固着されている（これらのポール２
ハニは零調整手段の構成要素である）。

多角形（すなわち正方形断面）のシャフト３からなる調
整および案内手段もまた零調整手段を構成しておシ、シ
ャフトνは、ケーシングｌの穴、２６゜２７に枢着され
た円筒形部分評、２りにょシ、ケーシング／に対して回
転可能に連結されている。

さらに、零調整手段は調整レノ々−２ざを有し、この調
整レノ々−２ｇはケーシングｌの外側に配置され、シャ
ツトコ３の端部２１Ｉ−に固着されている。

零調整手段の停止および案内手段でる多、はぼ同一形状
の２つのブロック、２９　、３０がシャツトコ３に摺動
可能に取付けられている。ブロック２９　、３０はシャ
フト２３の長手方向軸線に沿って摺動可能であり、この
軸線は、ビン２，３の軸線と直交している。

第３図および第グ図に示すように、ブロック２？は２つ
の分解可能な部材３／および３コによシ構成されている
。部材３１はほぼ円筒形状をしており、部材３ユは、部
材３／の平らな側面３３にねじ止めされた板状をしてい
る。したがって、ブロック２９は、正方形断面をした多
角形の長手方向貫通穴３ｔを有し、この貫通穴３弘にシ
ャフト３が係合することによシ、ブロック、２９がシャ
フトｎに沿って移動することができる。

部材３／の円筒形状部分は、貫通穴３’ｌおよび／ヤス
トコ３の軸線に対し偏位した位置にあシ、固定カム３５
を構成している。

部材３／は、ポールＩ／および２／を取囲むλつのスロ
ット３Ａおよび３りを有している。

第１図、第３図および第μ図に示すように、スロッ）　
３＆　、　、？？は、ポール／／　、コ／をシャフトユ
３の軸線方向に移動可能に取囲む幅広の第１の部分と、
ポール／／、２／の直径よｐわずかに大きい幅の狭い第
２の部分と、両部会を連結する中間部分と、ブロック、
２９　、．３０の回転変位（シャフトユ３の回転変位）
を制限するλつの端部表面とを有している。

開口６，７はケーシングｌと測定アーム≠、！に連結さ
れたベローズ３１　、３９によシシールされている０ガ
スケツトあるいは他のシール＠相によシ、ケーシングの
他のすべてめ開口、例えば図示しないが、トランスデユ
ーサ／３，２θに接続されたケーブルの通路などもシー
ルされている。測定器は完全にシールされている。

測定アーム＋、１およびケーシングｌには、戻しばねｌ
ＩＯ、Ｋ／の両端が固着されている。これらのばね４１
０　、　Ｋ／は、フィーラｇ、りをワークＩＱに押付け
るように、測定方向に泊った測定アーム≠、ｊの回転を
コントロールする。

第５図に示すように、ビン３はケーシング／の箱部分の
壁に直接取付けられた端部ｑコと、ケーシング／に取付
けられたプレート鈷の穴＋＜ｚ内に配置された他方の端
部ダ３とを有している。端部１３はケーシング／の閉鎖
カッ々−４ＪＣ隣接している。

ビン３に対し、外輪が可動測定アームｊの一つの隣接す
る側面に硬く固定されているポールベアリング４’？　
、　’Ｉｇの内輪がキー止めされている。したかって、
−可動測定アーム５はビン３の軸のまゎシを、ポール（
アリング＜ｊ？　、　ｌｉｔの外輪とともに回動可能で
ある。

零調整手段を構成する摩擦装置が短アームｌｌＩをビン
３に連結している。摩擦装置は、ビン３が貫通している
短アーム／ｌの端部Ｓ／側に配設されたｄつのワッンヤ
ダｑ、ｓｏと、ワッシャグヂの側面に配設されたλつの
皿はね３２　、　、ｔＪとビン３にねじ込まれたリング
ナツトｓりとがらなっている。ワッシャＳＯは、ビン３
に取付けられたストップリングＳＳに接触している。

リングナツトＷをねじ込むことにょシ、ビン３の軸に対
する短アーム／グの回転をコントロールするために要求
される最適なカを得るために、摩擦装置の予荷重を調整
することができる。

同様な構成要素が測定アームｔおよび短アーム１３にも
取付けられている。

次に測定ヘッドの作用、とシゎけ零調整操作罠ついて説
明する。

測定状態においては、第３図に示すように、固定カム３
Ｓがケーシング／の壁面に弾力的に当接され、ブロック
２９　、３０はシャフト：１３に対して変位しない。さ
らに、ポールｌｌはスロット３６の幅広の部分内に配置
され、したがって測定アームｔがばねりによシ付勢され
、ビンλのまゎシの限定された測定変位金与えている。

この変位の最大値は、ポールｌ／のスロット３６に対す
る接触にょシ決定される。ポール、２／もまた、スロッ
ト３７の幅広部分内に配置されているが、短アーム１３
は、摩擦装置ｌｉｔ乃至おによシロツクされておシ、測
定アームグに連結されていないので変位しない。

この測定状態において、測定アームクに偶然の衝撃が作
用した場合には、測定ヘッドのよシデリケートな要素（
例えばトランスデユーサ）にダメージを与えない。ビン
２の軸方向およびこれに平行な方向に作用した衝撃力は
、測定アーム≠を支持する構成要素の堅牢さにょシ有害
な結果を生じさせない。同様に、測・定アームグをビン
２のまゎシに回転させようとするモーメント力は、ポー
ル／Ｉとブロック２９を介してケーシング／に解消され
、同様に測定アーム≠に連結されたポールベアリングお
よびピン２を介して解消される。

同様のことが測定アームｊに対しても適用されるＯ したがってすべての構成要素について重大な変形を生じ
ない。さらに、衝撃によシ重大な応力が短アーム／３．
／’Ｉに伝達されず、したがって測定ゲージの零調整状
態は変化しない。

操作者によシ非常に大きい衝撃が与えられ、測定アーム
弘、ｊに永久の変形を生じさせることが考えられる。こ
の場合には、操作者は零調整状態をチェックし、もし必
要であれば測定アーム弘。

夕を真直ぐにし、新しい零調整操作を行えばよい。

零調整操作は、レノ々−２ｇを約ｉｘ”時計方向に回転
させ、ンヤフト、２Ｊおよびブロック２９　、３０を回
転させて、第μ図に示すようにブロック２９　、３０の
カム３Ｓをケーシングｌとの当接状態から解放する。と
れによシボール／／、コｌ（同様にポール／２．２２）
がスロッ）　、７４　、３７の幅の狭い方の部分に配置
される。

その後、マスターあるいぽ標準のパーツを測定位置（詳
しくは、研削盤のセンター間）に配置し、測定アーム４
＜、ｊを手動で動かしてフィーラｔ。

りをパーツに接触させる。

測定アーム４Ｚ、ｊの回転は、ブロック２９　、３０が
ポール／／、／２に押されてシャフトｎに沿って移動す
ることによシ行われる。ブロック２９　、３０の移動は
、ポール２／、ｎがスロット３７の側壁に接触し、摩擦
装置の抵抗に打ち勝つことによシ、測定アーム／３　、
　／ｌＩに回転変位を生じさせる。この状態において、
トランスデユーサ／！；、Ｘ）のそれぞれの構成要素／
Ａ　、　／７および１ｇ　、　／？の相互の位置は変化
せず、測定アーム弘、ｊの位置に対して独立しているト
ランスデユーサ１！　、　２０は、予め定められた定常
信号を発する。

続いて、ブロック、２９　、３０のカムがケーシングｌ
に摩擦と弾性変形によシ固定されるまでし・々−２ｇを
反時計方向に回転し、ポール／／　、　／、２をスロッ
トの幅の大きい部分内に配置し、測定アーム弘、！の測
定変位が可能であるようにする。これによシ零調整操作
を終了する。

測定ヘッドは平滑な表面を有するワークだけでなく、ス
プラインのような断続的な表面を有するワークの寸法も
・研削作業中に測定することができる。後者の場合、緩
衝用流体をケーシングｌ内に注入することによシ測定ア
ームの変位を緩衝すること（例えば米国特許第り、２７
り、０７２号明細書参照）、あるいは米国特許第３，３
弘３．７ｊＥ号明細書に記載されたλつのシリンダピス
トン緩衝器を用いて測定アーム４（、ｊの変位を緩衝す
ることが望ましい。なお、上記緩衝器は、アームｔ、／
３およびアームｊ　、　／ｌＩにそれぞれ取付けること
ができる。

測定ヘッドは２つの別々の位置トランスデユーサを備え
ているので、奇数個の溝を有するスプラインの測定が可
能である。この場合、一方Ωフィーラがワークの外表面
に接触している間、他のフィーラは溝内に位置している
。トランスデユーサが２つあることによシ、測定誤差を
避けつつ連続的にトランスデユーサ信号を得ることがで
きる。

また、トランスデユーサが２つあることにより、２つの
可動測定アームと１つのトランスデユーサを備えた測定
ヘッドに比べて、２倍め測定範囲を有するという利点が
ある。

もちろん、本発明を１つの可動測定アームを有する測定
ヘッドに応用することもできる二この場合には、図示す
る測定ヘッドにおいて、７つの測定アームとトランスデ
ユーサとを削除して単純化することで十分である。

さらに図示する測定ヘッドは、簡単な変更にょ外内径測
定用の測定器として使用することもできる。このために
は、ばねダθ、　ｔＩ／にょシ制御される変位が、チェ
ックされるべき穴の内面に接近するフィーラの動きとな
るように、所望の形状を備えた可動測定アＬムを用いる
だけで十分である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による測定ヘッドの部分切欠部を含む側
面図でｓｂ、λつの測炬用フィーラにょシ外径寸法を測
定している状態を示す図、第２図は第１図に示す測定ヘ
ッドにおいて零調整操作の状態を示す図、第３図は第１
図および第２図に示す測定ヘッドの部分拡大水平断面図
であシ、特に零調整装置を示す図、第μ図は第３図に示
す断面図において、零調整操作の状態を示す図、第５図
は第１図および第２図に示す測定ヘッドの部分拡大水平
断面図であり、特に測定ヘッドの可動アームの保持装置
を示す図である。 ｌ・・・ケーシング、２，３・・・ビン、ゲ、ｊ・・・
測定アーム、ｒ、り・・・ツイーン、／θ・・・ワーク
、／／　、　／２゜、２／、ユコ・・・ボール、２３・
・・シャフト、コｇ・・・レノ々−、コ９゜３θ・・・
ブロック、３１．　、３７・・・スロット。 出願人代理人　　猪　股　　　　　清

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／、ケーシングと、このケーシングに対し可動に取付け
   られた測定アームと、測定アームの端部に固定され、チ
   ェックされるべきワークに接触するフィーラと、測定ア
   ームの位置に応じた信号を発する少なくとも２つの要素
   からなるトランスデユーサと、第１の位置で２つのトラ
   ンスデユーサ構成要素を互いに予め定められた位置に設
   定し、第コの位置で測定アームおよび少なくとも１つの
   トランスデユーサの変位を可能とする、可動停止手段を
   備えた機械的零調整装置とからなシ、前記零調整装置は
   さらに、測定アームに対し前記２つのトランスデユーサ
   構成要素の設定された位置を変化させることなく測定ア
   ームとトランスデユーサをケーシングに対して変位させ
   て零調整操作を行うための制御および案内手段を備えて
   いることを特徴とするワークの寸法をチェックするため
   に用いる測定ヘッド。 λ、測定アームはケーシングに対し回動軸を用いて回動
   変位可能に取付けられ、零調整装置は、ケーシングに対
   して回動変位可能に取付けられた短アームと前記短アー
   ムの回動変位に対して摩擦抵抗を及ぼす摩擦装置を備え
   、２つのトランスデユーサ構成要素はそれぞれ測定アー
   ムと短アームに固着され、可動停止手段はその第１の位
   置で測定アームと類アームとの予め定められた位置を設
   定するようにされていることを特徴とする特許請求の範
   囲第を項記載の測定ヘッド。 ３、制御および案内手段は、ケーシングに対し測定アー
   ムの回動軸に直交する方向に取付けられた制御および案
   内シャフトを備え、可動停止手段は前記制御および案内
   シャフトに沿って摺動可能カブロックを備え、前記ブロ
   ックは、測定アームの他端部および如アームの端部とそ
   れぞれ係合する接触表面を備えておシ、測定アームと短
   アームの予め定められた互いの位置を設定することを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載のＪｌ定ヘッド。 佑ブロックは制御および案内シャフトにょ多形成された
   軸のまわシを回転可能であることを特徴とする特許請求
   の範囲第３項記載の測定ヘッド。 ！、ブロックは測定アームの他端部および短アームの端
   部をそれぞれ取囲むスロットを有し、このスロットには
   前記接触表面が形成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第を項記載の測定ヘッド。 ６、ブロックはケーシングに当接し、ブロックをケーシ
   ングに対し固定するためのカムを備えていることを特徴
   とする特許請求の範囲第μ項または第５項記載の測定ヘ
   ッド。 ７、測定アームの他端部および短アームの端部にはそれ
   ぞれボール状部材が取付けられ前記スロット内に配置さ
   れているとともに前記接触表面に係合しておシ、前記ス
   ロットのうちの１つは幅の異ガるλつの部分を有し、小
   幅の部分は測定アームの他端部に設けられたポール状部
   材に係合して前記２つのアームの予め定められた相互の
   位置を設定し、前記短アームは回動軸の回シを回動可能
   であることを特徴とする特許請求の範囲第５項または第
   ６項記載の測定ヘッド。 ｇ、制御および案内手段はケーシングに対して回転可能
   であシ、可動停止手段は前記−ＩＩＪ御および案内手段
   に対してそれと共に回転可能に連結されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれか１
   つに記載の測定ヘッド。 り、ケーシングはほぼ密閉形をしておシ、短アームはケ
   ーシング内に完全に収納され、測定アー・ムは部分的に
   ケーシング内に配設され、制御レノ々−を含む制御およ
   び案内手段はケーシングの外側に配置され、前記停止手
   段を第１の位置と第２の位置にそれぞれ変位させること
   により、測定アームとトランスデユーサを、手動にょシ
   ゛測定ヘッドを零調整する状態から測定する状態に位置
   させ得ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ♂項のいずれがｌっに記載の測定ヘッド。 １０、ケーシングに対し可動に取付けられ、端部にワー
   クに接触する第２のフィーラ（り）が固着された第２の
   測定アーム０）と、第２の測定アーム（ｊ＞の位置に応
   じた信号を発するλつの・トランスデユーサ構成要素（
   ｌざ、／９）を備えた第２のトランスデユーサに）と、
   第コのトランスデユーサ（，２Ｑ）の構成要素（１ｇ　
   、　／９　）の予め定められた位置を設定するだめの第
   １の位置と、第２の測定アーム（ｊ）と第２のトランス
   デユーサに）の少なくとも１つの構成要素Ｑりとの相互
   の変位を許容する第２の位置とに配置される第２の可動
   停止手段（３０）を含む機械的零調整装置と、第２のト
   ランスデユーサＧＩＩ））の２つの構成要素（ｔｇ　。 ／９）の相互の位置と、第２のトランスデユーサ０のの
   λつの構成要素（７ｇ、／９）の第２の測定アーム（ｊ
   ５に対する位置とを変化させることなく、ケーシングに
   対する第コの測定アームＣＪ’）と第２のトランスデユ
   ーサＣＩＩ））との変位を生じさせる制御および案内手
   段とを備えて欧る特許請求の範囲第１項乃至第２項のい
   ずれが７つに記載の測定ヘッド０