JPS6327150B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、工作物の位置決め装置に関し、特に
所定範囲における工作物位置の直線上の表示を行
う端面位置決め装置に関する。

自動位置決めに用いられる工作物の端面位置決
め装置は当該技術において周知である。米国特許
第2984953号、第3663189号、第3694970号、およ
び第3855734号は種々な工作物位置決め装置を記
載している。

従来の工作物の自動端面位置決めは通常、摺動
するスピンドル主軸台と、スイベル・テーブルに
装架のプローブ機構との組合せか、あるいは油圧
モータ駆動摺動テーブルと、ベースに装架のプロ
ーブ機構との組合せによつて行われる。これら従
来のシステムのいずれにおいても、工作物位置
は、所要の工作物位置で作動するリミツト・スイ
ツチによつて設定される。リミツト・スイツチに
より工作物位置が決められる型式の位置決めシス
テムでは、初期の工作物のずれを正確に測定する
必要はない。延出またはずらされたプローブは、
テーブルまたは工作物に干渉することがなく、こ
れによる測定の精度に対する影響を考慮しなくて
よい。測定はリミツト・スイツチの反復作動によ
つて行われるのである。このためプローブの構造
は非常に自由にでき、用途に応じて容易に設計す
ることができる。

本発明は、装置の操作範囲における直線上の位
置表示を行う工作物端面位置決め装置を開示する
ものである。この端面位置決め装置は、本明細書
中で参照にされる米国特許出願第769945号に記載
の研削盤で用いるのに特に適したものである。

工作物と係合する本発明の端面位置決め装置は
下記のものを備えている。すなわち、それらは工
作物によつて動きが限定される可動な細長い主
軸、該軸の一方の方向の動きを限定するように設
置される第１ストツプ、該軸の他方の方向の動き
を限定し、該軸の動きを該第１ストツプとの間に
限定するよう設置される第２ストツプ、作動され
ると該軸を該第１ストツプの方へ移動させる第１
駆動装置、作動されると該軸を該第２ストツプの
方へ移動させる第２偏倚装置、および該軸に結合
され該軸の動き範囲における位置を表示するトラ
ンスジユーサである。バネで押されたラツチが、
該軸を第１および第２ストツプの近くの所定の基
準位置に保持する。該ラツチは手動で非錠止位置
へ動かすことができる。端面位置決め装置はブラ
ケツトによつて機械（研削盤）に支持される。ブ
ラケツトに備えられた迅速クランプ装置が位置決
め装置を機械上の所要位置に簡単に取付ける。主
軸に結合されたプローブ腕が、工作物と係合する
チツプを備える。位置調節装置がプローブ腕の位
置を所要の位置に調節して、種々な寸法と形状の
工作物の位置を検知する。

プローブ腕を一方の端部で支持する細長い主軸
はこれの長手方向軸心で回転するように装架され
る。工作物位置の情報を発生するトランスジユー
サは、主軸のプローブ腕の反対側の端部に結合さ
れる回転可変差動トランスとすることができる。
ハウジングがその細長軸を支持し、そのハウジン
グ自体が、ブラケツトの二又の間に延在する固定
枢架ピンによつて支持される。止めネジがブラケ
ツトに対して支持ハウジングの位置を固定する。
好適には１対の空圧シリンダが、細長軸を第１お
よび第２ストツプの方へ移動させる。それら空圧
作動器への空圧接続を切換えることにより、位置
決め装置が工作物の位置を検知する方向を逆転す
ることができる。すなわち、空圧接続をいずれの
作動器に対して行うかに応じて、位置決め装置は
右側端面位置決め装置あるいは左側端面位置決め
装置になる。

バネで押されたラツチはハウジングに支持さ
れ、バネで押されていることによつて回転軸のス
ロツトに係合して、プローブ腕を所要の基準位置
に保持する。通常、ラツチはプローブ腕を、ずれ
なしを表示する垂直立上り位置に保持する。バネ
押しラツチは手動で非操作位置にすることができ
る。

端面位置決め装置の出力は、工作物の再位置決
め、あるいは機械制御システムを工作物に対して
正しく操作させるよう補正するのに用いられる。
米国特許出願第769945号に記載の機械において端
面位置決めは最も簡単に、工作物位置誤差の量と
方向を正確に測定し、それからその誤差を使つて
テーブル位置サーボをデジタル状にずらすことに
より、所要の補正を加える。

そこで、その工作物ずれ補正は各工作物サイク
ルの完了時に無くされる。機械の操作のずれ補正
をするためには、所定の測定範囲にわたつて比較
的正確なプローブ機構が必要である。この必要性
のため種々の用途に合つたプローブの自由な設計
は制約される。本発明のプローブは所要の出力を
作り、そしてその各部分および位置決め要件に合
わせて自由な設計を可能にする。

本発明の端面位置決め装置はまた、工作物が機
械に対するある基準平面に位置決めあるいは動か
されるような機械でも利用できる。この場合、端
面位置決め装置は、テーブルに対し工作物の位置
決めを行う。そのようなテーブルでは、ある位置
へ繰返し位置出しされ、そして測定範囲における
精度があれば零基準からのずれもコンピユータに
よつて補正される。この実施例において工作物
が、プローブ腕が垂直立上り零基準位置へ動くま
で、ゆつくり動かされる。プローブ腕が零基準位
置に至ると工作物は停められ、そこで工作物は零
基準位置に設定される。

本発明の目的は、種々の用途に適用でき、そし
てその動き範囲における工作物の位置の直線上の
表示を行う工作物端面位置決め装置を提供するこ
とである。

本発明の他の目的は、基準点からの工作物のず
れに関して機械制御装置を補正するのに用いられ
るか、あるいは工作物を所要の基準点に位置決め
するのに用いられる端面位置決め装置を提供する
ことである。

次に、添付図面に示される本発明の好適な実施
例について説明する。

第１図は、本発明に従つて構成される端面位置
決め装置１０を備えた研削盤１００を示す。研削
盤１００は前述の米国特許出願に詳述されてお
り、ベース１０２を備え、これの上に可動な工作
物キヤリツジまたはテーブル３４が装架されてい
る。駆動モータが駆動ネジを回わし、これによつ
てテーブル３４を１対の平行な通路（図示せず）
に沿つて動かす。駆動ネジと通路は、ベース１０
２に対するキヤリツジ３４の動きに合わせて入子
式に伸縮するガードによつて覆われている。

工作物５０が主軸台５２と心押台５４とによつ
てスイベル・テーブル１０６上に回転自在に支持
される。工作物５０は長手方向軸心周りで回転す
るように主軸台５２と心押台５４とによつて支持
される。工作物の回転軸心は普通、駆動ネジおよ
び長手方向に延在する通路と平行に延在する。そ
こでテーブル駆動モータが作動すると、テーブル
３４が通路に沿つて動かされ、これによつて工作
物５０がこれの長手方向回転軸心に沿つて動かさ
れる。

工作物駆動モータ１１０が主軸台５２に結合さ
れ、工作物５０をこれの長手方向軸心周りで回転
させる。ホイール・ガード６４で覆われている円
形の研削ホイール６２が、工作物５０の回転軸心
に対しある角度をもつて延在する軸心の周りで回
転するよう支持される。駆動モータが適当なボー
ル・ネジ機構を介して研削ホイール・キヤリツジ
７０を位置決めする。キヤリツジ７０上に装架さ
れた研削ホイール駆動モータ７２が研削ホイール
６２をこれの軸心周りで回軸駆動する。

コンピユータ７４が研削盤１００の操作を制御
する。コンピユータ７４は制御パネルおよび研削
盤１００上の種々の検知器から入力を受けるよう
に接続される。それら検知器からの入力はコンピ
ユータ７４に入れられて、研削盤１００の操作を
制御するのに使われる。端面検知器１０は工作物
の位置の情報をコンピユータ７４に与え、そこで
その情報をもとにコンピユータは基準点からの工
作物のずれを補正する。

研削盤１００において、Ｘ軸は、主軸台５２と
心押台５４との間に延在するＺ軸に対し直角方向
に、水平に延在する。研削加工に入る前に、工作
物５０をＸ軸に対する所定の軸方向位置に位置決
めしなければならない。これは、所定の基準表面
が基準平面内に正確に位置決めされるまで、工作
物５０の長手方向軸心と合致するＺ軸に沿つて工
作物を変位させることによつて行われる。

基準面が基準平面内に正確に入るようにされた
工作物の位置決めがなされなければ、工作物はＸ
軸に対し正確に位置決めされず、従つて研削加工
を正確に行うことはできない。

本発明の端面位置決め装置では、工作物上の基
準面を基準平面内に正確に位置決めする必要はな
い、本発明によれば、工作物上の基準面は基準平
面の近くに位置決めするだけでよい。プローブ１
０が、機械１００上の基準平面に対する工作物５
０上の基準面のずれ距離に対応する出力信号を発
生する。機械の基準平面は工作物基準表面の左右
いずれの側に設定されてもよい。

端面位置決め装置１０は、工作物５０の環状基
準表面と係合するチツプ１１を有するプローブ腕
１２を備えている。位置決め装置１０が工作物と
係合し、工作物基準面が機械の零基準平面と正確
に整合すると、位置決め装置１０から零電圧出力
信号が発せられる。もし工作物基準面が機械基準
平面からずれていると、プローブ１０から出され
る出力電圧は、そのずれの距離と方向を表示する
大きさと極性とになる。端面位置決め装置１０か
らの出力電圧はアナログ―デジタル変換器へ送ら
れ、そしてこれのデジタル出力は、ずれの方向と
量を表示する。アナログ―デジタル変換器のデジ
タル出力は。コンピユータ７４によつて、工作物
のずれを補正するようテーブル位置サーボをずら
すために用いられる。すなわち、機械基準平面か
らの工作物５０のずれがいかなるものであろう
と、アナログ―デジタル変換器の出力はコンピユ
ータ７４内に記憶されているデータに、工作物５
０に対する研削ホイール６２の正確な位置を表示
する。

第２図から第８図に本発明にもとづく端面位置
決め装置１０が示される。この位置決め装置１０
は、テーブル３４に沿つて延在するスイベル・テ
ーブル１０６に取り付けられる。位置決め装置１
０は回転自在に装架される回転軸１４を備えてい
る。回転軸１４はこれの一方の端部から延出する
プローブ腕１２を有する。回転軸１４の他方の端
部には、その角度位置のアナログ表示を行うアナ
ログ出力トランスジユーサ１６が結合される。ト
ランスジユーサ１６としては、ピカリング・ロー
タリ・バリアブル・デイフアレンシヤル・トラン
スフオーマ・モデル・No.23330―Y2―F0
（Pickering Rotary Variable Differential
Transformaer Model No.23330―Y2―F0）で
もよい。トランスジユーサ１６は回転軸１４の端
部に、適当な継手１８によつて結合される。ハウ
ジング２０が回転軸１４の一部とトランスジユー
サ１６を収納する。回転軸１４はハウジング２０
内に適当な軸受で支持される。

ブラケツト２２が端面位置決め装置１０をスイ
ベル・テーブル１０６に結合する。ブラケツト２
２はドグル・クランプ２４によつてスイベル・テ
ーブル１０６に迅速に結合される。トグル・クラ
ンプ２４としては、DE―STA Co.で製造されて
いるトルグ・クランプ・モデルNo.602のような標
準型のものでもよい。ブラケツト２２は二又部分
を備え、その二又の間に枢架ピン２６が設けられ
る。枢架ピン２６は平らな部分を形成されてお
り、二又の頂部に螺着される止めネジを平らな部
分に係合させることにより、枢架ピン２６は回転
しないように固定される。

ハウジング２０は枢架ピン２６によつて回転自
在に装架される。止めネジ２８がブラケツト２２
の二又の一方の側に設けられてハウジング２０の
下方延出部分と係合し、ハウジング２０がブラケ
ツト２２に対して動かないように止めることがで
きる。位置決め装置１０は、プローブ腕１２が垂
直立上り位置から両方向へ約35゜の角運動に制限
されるよう構成される。第８図からよくわかるよ
うに、回転軸１４にはスロツト３０が形成されて
いる。このスロツト３０はプローブ腕１２と整合
するように設けられる。スロツト３０は、回転軸
１４の長手方向軸心に対しプローブ１２が形成す
る半径面と同じ半径面内に設けられる。ハウジン
グ２０に、バネで押されたラツチ３２が設けら
れ、スロツト３０と係合してプローブ腕１２を零
基準垂直位置に保持することができる。ラツチ３
２はバネ３５で下方に押されてスロツト３０内に
係合する。頂部ノブ３６がラツチ３２に結合さ
れ、ラツチをスロツトから持上げて外すことがで
きる。ノブ３６は90度回転するとラツチ３２をス
ロツト３０から外した持上げ位置に錠止できる。

第６図に示すように回転軸１４はこれから直角
方向に延出する位置決めスタツド４０を備えてい
る。１対の空圧シリンダ４２，４４が位置決めス
タツド４０と回転軸１４とを所要の方向に移動さ
せる。それら空圧シリンダ４２，４４は空気供給
源と接続され、この空気圧によつて位置決め装置
１０の所要の操作を行う。工作物を検知する位置
決め装置１０の側部は、シリンダ４２，４４への
空気接続を反転切換えすることによつて反対側に
変えられる。

プローブ腕１２は回転軸１４に沿つて位置調整
できる。このため複数個の結合孔がプローブ腕１
２と回転軸１４とに設けられる。こうして工作物
５０と接触する位置決め装置１０のチツプ１１の
位置は非常に自由に調整できる。またプローブ１
０を全体的に所要の位置の近くまでスイベル・テ
ーブル１０６に沿つて動かすことができる。回転
軸１４をピン２６の周りで枢動させ、そしてプロ
ーブ腕１２を軸１４に沿つて移動させることによ
り、チツプ１１の接触を所要位置で行うことがで
きる。

第２図の―線における図面である第７図
は、トランスジユーサ１６、および空圧シリンダ
４２，４４とそれぞれに接続される空気接続ポー
ト４６，４８を示す。第２図の―線における
断面図である第８図は、ラツチ３２が回転軸１４
のスロツト内に係合してプローブ腕１２を垂直に
整合させているところを示している。ノブ３６は
持上げられて回わされると、ラツチ３２を軸１４
との係合から外して錠止めする。

研削盤１００における工作物の端面位置決め
は、端面位置決め装置１０によつて工作物位置の
誤差の量と方向を測定し、テーブル位置サーボを
デジタル状にずらして補正することにより行われ
る。テーブルのずれは各部分の研削完了時になく
なる。初めの設定のとき、プローブ腕１２が垂直
位置に錠止され、そして、チツプ１１が工作物の
位置を決める肩部と接するまで位置決め装置１０
がスイベル・テーブル１０６上で摺動される。そ
こでブラケツト２２がテーブルクランプされ、そ
して空気圧力源が空気圧シリンダのポートにつな
がれて正確な方向操作を行う。位置決め装置１０
が工作物位置決め肩部と接したら、ノブ３６によ
つてラツチ３２が持上げられ、回転軸１４を解放
する。そこで軸１４は空圧シリンダ４２または４
４による偏倚力によつて工作物５０との係合から
外され、機械的ストツプと係合するまで動かされ
る。機械100の制御パネルは、チツプ１１を工作
物５０の肩部と係合させるように動かすプローブ
押し釦を備えている。適当な弁装置によつて空気
が空圧シリンダ４２，４４に送られ、プローブ・
チツプ１１を工作物５０と係合させるように動か
す。

工作物が回転していたり、あるいは引込められ
ているプローブの初期位置が1.27mm（0.050イン
チ）以下であつた場合、腕１２を工作物と係合さ
せないように動かさないための適当な錠止装置が
設けられる。その初期引込みプローブ位置が零垂
直位置から1.27mm以下のところにあつた場合、プ
ローブ・ライトが点滅されて誤りが在ることを表
示する。そのような誤りとは、ラツチが外れてい
ないこと、プローブ機構が正しく位置決めされて
いないこと、空気圧力源が切換えられていないこ
と、あるいはプローブの動きが阻害されているこ
と等である。

プローブ・チツプ１１が工作物肩部に係合する
と、その接触状態を維持し、そしてその接触位置
が零基準位置の士0.254mm（0.010インチ）以内に
あつたときだけ、プローブ・ライトが点灯する。
その条件に合わなかつた場合は、プローブは直ち
に引込められ、そして位置決め装置の位置出しが
再び行われる。この操作において、プローブ押し
釦を２度目に押したとき、プローブが引込められ
る。肩部の初期粗位置決め（設定誤差を含む）が
行われた位置が、コンピユータで測定されて記憶
され、自動サイクルにおける基準値として用いら
れる。そうして工作物は仕上り直径になるまで研
削され、そして必要ならば許容誤差範囲のずれを
肩部寸法に付加しておいてもよい。この点に関し
ては機械が自動サイクル操作を行うように設計さ
れる。

自動サイクル操作が行われる間、端面位置決め
装置は研削サイクルのプログラムに組まれたシー
ケンスに従つて自動的に基準肩部と係合する。誤
りは点滅するプローブ・ライトで表示され、そし
てそれは粗プローブ位置が理想的零位置より1.27
mm（0.050インチ）大きい場合にのみ生じる。コ
ンピユータ７４がそれぞれの新しいプローブの読
みを、手動で設定された初期読みと比較し、そし
てその差によつて、プログラムに組まれている各
テーブル位置のＺ軸レジスタをずらす。トランス
ジユーサ１６は、プローブ腕１２が組立て時に錠
止される垂直位置に対応する零出力に予め設定さ
れている。

ここに説明してきた位置決め装置１０は、摺動
する主軸台のスピンドルが工作物を所要の基準平
面へ動かすような研削盤にも適用できる。この実
施例において主軸台スピンドルは工作物を限界位
置まで迅速に動かす。そこでプローブは工作物の
位置決め基準となる肩部に係合する。次いで主軸
台スピンドルは工作物を後方へゆつくりと、プロ
ーブが零垂直位置に至るまで動かす。測定範囲全
般の高い精度によつて、表示位置１０の出力はコ
ンピユータにより工作物の零基準からのずれを補
正できる。

以上の説明から分かるように、本発明の端面位
置決め装置１０は、工作物を所要の基準平面へ動
かすか、または機械の制御を補正して機械基準平
面からの工作物のずれを修正することができる。
この端面位置決め装置１０は右側または左側操作
のいずれにも使用でき、また検知チツプ１１の位
置を非常に自由に設定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による端面位置決め装置を備え
た研削盤の平面図。第２図は第１図に示した端面
位置決め装置の一部を断面で示す拡大側面図。第
３図は第２図の端面位置決め装置の頂面図。第４
図は第２図の端面位置決め装置の右端面図。第５
図は第２図の端面位置決め装置の左端面図。第６
図は第２図の―線における断面図。第７図は
第２図の―線における断面図。第８図は第２
図の―線における断面図。 １０…端面位置決め装置、１１…チツプ、１２
…プローブ、１４…回転軸、１６…トランスジユ
ーサ、２０…ハウジング、２２…ブラケツト、３
０…スロツト、３２…ラツチ、３６…ノブ、４０
…スタツド、４２，４４…空圧シリンダ、４６，
４８…空気ポート、５０…工作物、１００…研削
器、３４…工作物キヤリツジ、５２…主軸台、５
４…心押台、６２…研削ホイール、７４…コンピ
ユータ、１０６…スイベル・テーブル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 次のものからなる機械内に工作物を位置決め
   する装置。 イ プローブ 該プローブは工作物に係合する端部を有してい
   る。 ロ 回転軸 該回転軸は前記プローブに接続されている。該
   回転軸は基準位置から第１方向および第２方向に
   中心軸心のまわりに回転できる。 ハ 第１ストツプ 該第１ストツプは前記基準位置からの第１方向
   への前記回転軸の回転運動を拘束する。 ニ 第２ストツプ 該第２ストツプは前記基準位置からの第２方向
   への前記回転軸の回転運動を拘束する。 ホ 第１駆動機器 該第１駆動機器は、前記回転軸の回転が前記第
   １ストツプかまたは工作物と前記プローブの端部
   との係合かのいずれかによつて阻止されるまで、
   前記基準位置から第１方向に該回転軸を回転させ
   ることによつて、該プローブの端部を工作物に向
   けて移動させる。 ヘ 第２駆動機器 該第２駆動機器は、前記回転軸の回転が前記第
   ２ストツプかまたは工作物と前記プローブの端部
   との係合かのいずれかによつて阻止されるまで、
   前記基準位置から第２方向に該回転軸を回転させ
   ることによつて、該プローブの端部を工作物に向
   けて移動させる。 ト トランスジユーサ 該トランスジユーサは前記回転軸に接続されて
   いて、前記基準位置からの第１または第２方向へ
   の該回転軸の回転量の関数となる出力信号を発生
   する。 ２ 工作物の自動研削を行う研削盤上のプローブ
   の動き範囲内の位置の表示を行い、また該範囲の
   両端に隣接する零基準位置に前記プローブを掛止
   できる工作物端面位置決め装置の使用方法であつ
   て、次のことからなる。 イ 工作物を前記研削盤に取付けること。 ロ 研削操作の自動制御のための部品データを前
   記研削盤の制御装置に入れること。 ハ 前記端面位置決めの装置プローブを零基準位
   置に掛止すること。 ニ 前記端面位置決め装置を動かして前記零基準
   位置に掛止された前記プローブを工作物と係合
   させること。 ホ 前記端面位置決め装置を前記研削盤に掛止し
   て、該研削盤の零基準点を作ること。 ヘ 前記端面位置決め装置プローブを解放して、
   工作物との係合から外れる範囲の一方の端まで
   前記プローブを動かすこと。 ト 工作物を研削し、必要に応じて許容誤差を設
   けるようにずれを前記研削盤の制御装置に入れ
   ること。 チ 工作物を取外すこと。 リ 工作物と同じ型式の別の工作物を前記研削盤
   内に取付けること。 ヌ 前記プローブを動かして工作物を係合させる
   こと。 ル 前記プローブ位置表示によつて前記ずれを前
   記研削盤制御装置に入れ、該研削盤の零基準点
   からの工作物の変位を補正すること。 オ 工作物を研削すること。