JPS60238258A - 自動芯出し装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は被加工物の芯出しを行う自動芯出し装置に関し
、更に詳述すれば回転テーブル上に載置した被加工物の
回転角度位置を検知し、また、該被加工物外周面の回、
転テーブルの回転中心軸に対する径方向偏位を検出し、
これらの検知値、検出値に基づいて前記偏位を修正すべ
き被加工物の回転角度位置及びその修正量を算出して前
記偏位を解消する自動芯出し装置を提案するものである
。

〔従来技術〕

被加工物を工作機械で正確に機械加工するためには加工
に先立って被加工物の中心位置と工作機械の工具の中心
とを位置合わせする所謂芯出し作業が必要である。

上述の様な芯出し作業を行う装置としては第１図に示す
様な装置が公知である。

この装置は、モータ１の回転をその両端に傘歯車３ａ、
　３ａを備えた中間軸３．３を介して送り軸５゜５に与
え、該送り軸５．５にそれ自体の回転を防止されて夫々
端金した■ブロック４．４を往復移動せしめてこれらの
■ブロック４．４の中間に位置する円板状の被加工物２
を挟圧支持して芯出しを行うものであった。即ち、両Ｖ
ブロック４．４の■溝の中心と被加工物２の中心とを位
置合わせして芯出しを行う。

しかしながら、この装置にて被加工物の芯出しを行う場
合には以下に示す様な難点があった。

（１）芯出し機構が全て機械系でつながっているため、
各機械系の誤差、例えば各傘歯車のバンクラッシに起因
する遊びが累積され、この結果無視できない精度誤差と
なり正確な芯出しが行えない。

（２）被加工物外周面にＶブロックと被加工物間に摩擦
が生じるので、■ブロックの挟圧面に偏摩耗が発生し、
位置合せ精度の維持が困難となる。

（３）　複数の被加工物を重層してこれらの芯出しを同
時に行う場合に、各被加工物の外径寸法の加工誤差が大
きいときには、最大径のものしか精度の良い芯出しが行
えず、従って、精度の良い又能率の良い芯出しが行えな
い。

（４）被加工物の外径の形状に加工誤差があり、真円度
が低い場合には該誤差を芯出し精度誤差として複製する
ため、真円度が低い被加工物には適用出来ない。

〔目　的〕

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、回転
テーブル上に載置した被加工物の回転角度位置を検知し
、また被加工物外周面の回転テーブルの回転中心軸に対
する径方向偏位（芯ずれ量）を検出し、これらの検知値
、検出値に基づいて前記偏位を修正すべき被加工物の回
転角度位置及びその修正量を算出して修正量に応じた量
だけ修正機の先端に備えた修正ヘッドにより被加工物を
回転中心軸側に押圧する構成として、正確、且つ高能率
の芯出しを可能とした自動芯出し装置を提供することを
目的とする。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第２図は本発明に係る自動芯出し装置の模式的正面図
である。

基礎１１上にはヘッド１２が取付脚材１３を介して固定
されている。

正面視でベッド１２の左側部には回転テーブル１４が枢
支されており、その下部に連結されたモータ１０により
水平回転せしめられる。回転テーブル１４−ヒには円柱
状の載置台１５が同心的に固定されている。載置台１５
の上方には押え部材１６が位置し、載置台１５との間に
重層された３枚（枚数はこれに限るものではない）の中
空円板状の被加工物１７．１７゜１７を押さえつけてい
る。そして、これら載置台１５゜被加工物１７．押え部
材１６は、載置台１５に立設されて押え部材１６を貫通
させた螺杆１８ａ及びその先端に端金したナツト１８ｂ
により被加工物１７が側方向から所要の加圧力を受けた
場合に移動できる程度の締着力にて仮止めされている。

前記モータ１０にはアブソリュート型のロータリエンコ
ーダｌＯａが連結されており、モータ１０により回転せ
しめられる回転テーブル１４または被加工物１７の回転
角変位に応じた数のパルスを発し後述の演算制御回路４
１に入力する。

回転テーブル１４の右側方にはベッド１２内に前後方向
に適長離隔して設置された２基の油圧シリンダ１９（図
面には一方のみ現われている）のラム１９ａ。

１９ａが鉛直に突出している。油圧シリンダ１９は図示
しない圧油供給源に接続されており、該圧油供給源から
供給される圧油によりラム１９ａ　、１９ａを鉛直方向
に進出退入せしめる。

ラム１９ａ　、１９ａの所定の高さ位置の断面は矩形に
形成されており、この矩形部には夫々鉛直方向に長い角
筒状に形成された支持部材２１ａ、２１ａが外嵌固定さ
れており、該支持部材２１ａ、２１ａは後述する修正機
２０の、水平方向に長い円筒であるハウジング２１の軸
長方向中央部の前後面に固定されている。

従って、修正機２０はラム１９ａ、１９ａと一体的に昇
降する。またベッド１２上には修正機２０の昇降を妨げ
ることがないように左端側が開口された箱体状のケーシ
ング３０が修正機２０の右側部分を覆うように設置され
ており、修正機２０を多塵雰囲気から保護している。こ
のケーシング３０の外面には操作指令を入力するための
入力部４２が取付られており、−また、演算制御回路４
１等の電気回路が収納されている。

次に修正機２０について説明する。第３図は修正機２０
の横断面図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線による縦断
面図である。

ハウジング２１の基端部（以下ハウジング２１の右端側
を基端側といい、左端側を先端側という）には中空円板
状のモータ取付板２２ｂが固定されている。該取付板２
２ｂの外面には、正逆回転モータ２２が取付られている
。モータ２２の出力軸２２ａは取付板２２ｂからハウジ
ング２１内に同心的に突出しており、その先端はハウジ
ング２１の基端部から略２／３の長さに到る位置にある
。該出力軸２２ａの周面には螺条が刻設されている。ハ
ウジング２１にはこれと軸長寸法が略等しい修正筒２３
が内嵌されている。

修正筒２３の基端部は適長に亘って内径を大きくしてあ
り、この大内径部２３ａにナンド部材２３′が内嵌固定
されており、出力軸２２ａと炊合している。

修正筒２３の外周面にはその基端部近傍位置から軸長方
向中央部名にキー溝２３ｂが形成されており、ハウジン
グ２１に取り付けられたキー２３ｃが係入しである。キ
ー２３ｃは修正筒２３の回転を防止するためのものであ
る。従って、修正筒２３はモータ２２の正逆回転により
水平方向に螺条送りされる。

次に修正機２０の先端部について説明する。第５図は修
正機２０の先端部の拡大図である。

修正筒２３の先端部には内径が少し拡大してなる修正ヘ
ッド２５及びディジクルスケール支持部材２４の嵌合部
２３ｄが形成されている。そして修正筒２３の先端部に
は、該嵌合部２３ｄの長さの略半分の厚みを有し、また
、その内径と等しい外径を有するフランジ部２４ｂを備
えた筒状のディジタルスケール支持部材２４がフランジ
部２４ｂを嵌合部２３ｄの内奥面に置き当てて内嵌され
ている。また嵌合部２３ｄには基端部に該嵌合部２３ｄ
の内径寸法と略等しい外径寸法を有する修正ヘッド２５
がこの基端部を貫入せしめ、これを修正筒２３の先端面
にボルト止めすることにより、前記支持部材２４を挟着
固定する。

修正ヘッド２５の中央部外径は基端部外径よりも大きく
、修正筒２３の外径よりも少しｄさく形成され、また、
先端部の外径寸法は基端部外径寸法よりも小さく形成さ
れている。また、その内周は軸・長方向中央部に先端側
が小径である段部２５ａが形成されている。なお、基端
側の大径部の径寸法は前記支持部材２４の内径寸法より
も少し小さく選定されている。修正ヘッド２５の先端面
には高硬度の修正へラドチップ２５′をボルト止めして
ありその摩耗を少くし、また、交換を容易にしている。

また、修正ヘッド２５にはその内周の小径部と等しい外
径を有する有底筒状の測定ヘッド本体２６が同心的に摺
嵌されている。測定ヘッド本体２６の基端側に位置する
開口端にはフランジ部２６ａが形成されている。該フラ
ンジ部２６ａの外径寸法は前記支持部材２４の内径寸法
と略等しく選定されており、支持部材２４の軸長方向の
略々中央に摺嵌されている。

測定ヘッド２６の先端には小径のボス部２６ｂが形成さ
れており、該ボス部２６ｂには基端面にこれと略同径の
穴２７ａを形成された測定ヘッド２６と同径の測定ヘン
ドチソプ２７が外嵌固定されている。

前゛記支持部材２４の厚肉の基端部の穴２４ａには磁気
式等のディジタルスケール２Ｂの固定部２８ａが支持部
材２４と同心的に挿通固定されている。そして該固定部
２８ａには可動部２８ｂが進出退入可能に遊挿されてい
る。可動部２８ｂの先端には尖頭状の接触子２８ｃが取
付けられており、測定ヘッド本体２６の内底面中央に当
接、している。ディジタルスケール２Ｂは可動部２８ｂ
の固定部２８ａに対する進退量、即ち後述する芯出し時
において被加工物１７からチップ２７１本体２６を介し
て可動部２８ｂに与えられるスラスト方向の偏位量を検
出し、該偏位量に対応した電気信号を後述の演算制御回
路４１ａに入力する。

支持部材２４の基端部〜測定ヘッド本体２６のフランジ
部２６ａの基端面間にはディジタルスケール２８の固定
部２８ａを囲繞するコイルハネ２９が係合されており、
測定ヘッド本体２６を先端側に付勢するようになってい
る。また、フランジ部２６ａの先端面〜修正ヘッド２５
の段部２５ａ間には測定ヘッド本体２７を囲繞するコイ
ルバネ３０が係合されており、測定ヘッド２６を基端側
へ付勢するようになっている。

これら両コイルバネ２９．３０の平衡作用により測定へ
ソドチソプ２７に、これを修正筒２３側へ押込む力が作
用しない場合は図示の如く測定ヘッド本体２６のチップ
２７が修正ヘンドチソプ２５′の先端面から突出するよ
うに両コイルバネ２９．３０のバネ定数を選定しである
。そしてディジタルスケール２８の接触子２８ｃがチッ
プ２７の移動に追随可能となるように可動部２８ｂをチ
ップ２７側に付勢しである。

演算制御回路４１は本発明装置の制御中枢となるもので
あり、ロータリエンコーダ１０ａ及びディジタルスケー
ル２８から入力される両信号に基づき被加工物１７の所
定角度、例えば１０度ごとの角度情報及び該角度情報に
対応付けた被加工物１７の偏位置をメモリ４３内に書込
み、また、被加工物１７の前記偏位置及び角度情報に基
づき被加工物１７の最大芯ずれ量Ｔ及びそのときの回転
角度位置又は周方向位置を算出し、モータ制御回路４４
及び４５に夫々所一定の駆動制御信号を発し、被加工物
１７の芯出しを行う。

次に演算制御回路４１の演算内容について説明する。第
６図は芯出し作業の手順を示すフローチャートである。

先ず、入力部４２の操作によってラム１９ａ　、１９ａ
を所要量退入（又は進出）せしめ、修正機２０の測定ヘ
ンドチソブ２７の中心を回転テーブル１４上に積層され
た最下段の液加、工物１７の外周面の高さ方向中央位置
に位置合わせする。次いで、入力部４２の操作によって
モータ２２を所要量回転せしめてチップ２７を被加工物
１７に確実に接触させる。次に、入力部４２の操作によ
って回転テーブル１４の回転を開始せしめる。これに伴
ない演算制御回路４１は入力部４２から演算開始を指令
され、ロータリエンコーダ１０ａにより検出される回転
テーブル１４の基準角度からの回転角度情報、換言すれ
ば被加工物１７の回転角度情報θを１度ごとの周期で読
込み、また、ディジタルスケール２８により検出される
被加工物１７の当該読込周期ごとの偏位量Ｘを読込む。

次に、演算制御回路４１はこの読込値が１０個蓄積され
るごとに、即ち回転テーブル１４が１０度回転するごと
に偏位量Ｘの１０度分あたりの平均値ｎを１回転分算出
しく従ってｉ　＝Ｌ２・・・３６）、また、各平均値Ｈ
に対応付けた代表角度情報θｉ、例えば１０個の角度情
報のなかの中間の値をメモリ４３内に書込み、被加工物
１７の１回転分あたりの偏位置情報及び回転角度情報を
メモリ４３内に蓄積する。

次いで、下記（１）式で示す演算を実行し、偏位量Ｘの
１回転分あたりの平均値ｉを算出する。

６ 次に演算制御回路４１はメモリ４３内のデータから平均
値ｉの最大値ｘｉｍａｘ及びそのときの角度θｉｍａｘ
を読みだし、該最大値ｘｉｍａｘから上記ｔｉ）式でめ
た１回転分あたりの平均値ｉを減じ、芯ずれ量γ（＝ｘ
ｉｍａｘ−ｘｉ）を算出する。そして芯ずれ量γが設定
許容芯ずれ量１８以上である場合はモータ駆動制御回路
４５に対して所要の駆動指令信号を発し、回転テーブル
１４を所要量回転せしめて被加工物１７の芯ずれ量が最
大となる前記最大値ｘｉｍａｘの位置、つまりθｉｍａ
ｙの位置を修正機２０の修正へソドチノプ２５′の中心
に位置合わせする。

次に、演算制御回路４１は修正ヘッドチップ２５′を芯
ずれ量Ｔだけ進出せしめるべき所定の駆動制御信号をモ
ータ駆動制御回路４４に発してモータ２２を駆動し、修
正ヘッドチップ２５′を進出せしめて被加工物１７の芯
ずれを修正する。このときチップ２７は修正ヘントチツ
ブ２５′に対して相対的に退入する。

一方芯ずれ量Ｔが許容値γａ以下となった場合には、入
力部４２から油圧シリンダ１９に所定信号が与えられ、
修正機２０は上昇してチップ２７の中心を次順の芯出し
対象物である真中の被加工物１７の外周面の高さ方向中
央位置に合せる。そして、該被加工物１７に対して上記
処理を実行し、その芯ずれ量γを許容値γａ以下とし、
次いで最上段の被加工物１７の処理に取りかかる。而し
て、全ての被加工物１７について斯かる処理を２回転ず
つ実行した後演算を終了する。

上述の処理にて芯出しされた被加工物１７．１７．１７
はナソ目８ｂを増し締めすることにより載置台１５と取
付部材１６間に固定され、固定状態で回転テープル１４
から取り外され図示しない歯切盤等の工作機械に移送さ
れて行く。

なお上述の実施例では被加工物としてその形状が真円に
近いものについて本発明装置を適用する場合について述
段たが、これに限られるものではなく、たとたは第７図
（イ）に示す様に円板にその形状中心と外周上の３等配
点を結ぶ線上にあって、該円板の外側にその曲率中心を
有する円弧状の切欠き部を設けた形状の被加工物につい
ても適用できる。このような形状の被加工物については
回転テーブルの回転中心軸からその径方向寸法が最小と
なる図中ｘ、　ｙ、ｚで示す３点を選定し、該３点の位
置情報から図中２点鎖線で示す様な仮想内接円をめ、該
内接円の中心と回転テーブルの回転中心軸を整合せしめ
るべき処理を自動的に実行するプログラムを作成してお
けばよい。また第７図（ロ）、（ハ）に夫々示すような
“どんぐり”形状、楕円形状の被加工物についても同様
に仮想内接円をめる構成とすれば本発明装置を適用でき
る。

なお、上述の実施例では偏位検出器として接触式の検出
器を用いたが、光学的に偏位を検出する非接触式の検出
器を用いてもよいことは勿論である。

また、上述の実施例では本発明装置を芯出し専用装置と
して用いる場合について述べたが、歯切盤、歯研削盤、
ターニング盤等の工作機械に組付けて、芯出し後直ちに
加工を行う構成としてもよい。この場合には被加工物の
移送中の外乱等による精度誤差或いは工作機械への被加
工物取付時の取付誤差等の虞れがなく、更には時間的ロ
スがない等の効果４奏する。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明に係る自動芯出し装置は、被加
工物を載置してその回転中心軸回りに回転せしめる回転
テーブルと、該回転テーブルの回転角度位置を検知する
回転角度位置検知器と、前記被加工物外周面の前記回転
中心軸に対する径方向偏位を検出する径方向偏位検出器
と、その先端に備えた修正ヘッドにより前記回転中心軸
側に向けて被加工物を押圧する修正機と、前記検知器の
検知結果及び検出器の検出結果に基づき前記偏位を修正
すべき被加工物の回転角度位置及びその修正量を演算す
る演算制御回路とを具備し、該演算制御回路の演算結果
に基づき前記回転テーブル及び修正機を駆動すべく構成
しであるρで、被加工物の加工誤差或いはその個数に拘
わらず、また、非真円形状の被加工物につ６）でも芯出
しを正確、且つ、効率よく自動的に行ない得る等、本発
明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の実施を示す模式図、第２図は本発明
装置の模式的正面図、第３図は修正機の横断面図、第４
図は第３図のＩＶ−ＩＶ線による縦断面図、第５図は修
正機の先端部の拡大図、第６図は芯出し作業の手順を示
すフローチャート、第７図は被加工物の他の形状を示す
平面図である。 １０ａ・・・ロータリエンコーダ　１４・・・回転テー
ブル１７．１７．１７・・・被加工物　２０・・・修正
機　２８・・・ディジタルスケール　４１・・・演算制
御回路 茅３図 第　Ｖ　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被加工物を載置してその回転中心軸回りに回転せし
   める回転テーブルと、 該回転テーブルの回転角度位置を検知する回転角度付Ｗ
   検知器と、 前記被加工物外周面の前記回転中心軸に対する径方向偏
   位を検出する径方向偏位検出器と、 その先端に備えた修正ヘッドにより、前記回転中心軸側
   に向けて被加工物を押圧する修正機と、− 前記検知器の検知結果及び検出器の検出結果に基づき前
   記偏位を修正すべき被加工物の回転角度位置及びその修
   正量を演算する演算制御回路とを具備し、 該演算制御回路の演算結果に基づき前記回転テーブル及
   び修正機を駆動制御すべく構成しであること特徴とする
   自動芯出し装置。