WO2016098576A1 - 接触式位置測定器及び該位置測定器を用いた測定方法 - Google Patents

接触式位置測定器及び該位置測定器を用いた測定方法 Download PDF

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    • G01B5/243—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for measuring chamfer

Definitions

  • the present invention relates to a contact-type position measuring device used at the time of chamfering a machine tool, for example, and a measuring method using the position measuring device.
  • a chamfering process may be performed on an opening edge portion of the shaft hole.
  • a measuring instrument for measuring the diameter of a chamfered hole formed by such chamfering for example, in Patent Document 1, the chamfered diameter is measured by bringing a probe having a substantially conical shape into contact with the chamfered portion. What has been made to be disclosed is disclosed.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional situation, and it is possible to measure the shaft hole diameter and the chamfered hole diameter in a short time with a simple operation and to improve the measurement accuracy of the chamfered hole diameter. It is an object of the present invention to provide a measuring instrument and a measuring method using the position measuring instrument.
  • the shaft hole diameter measuring element is detachable from the chamfered hole diameter measuring element.
  • Invention of Claim 3 measures the said shaft hole diameter with the said shaft hole diameter measuring element of the contact-type position measuring device of Claim 1, and calculates
  • Contact type characterized in that the chamfered hole diameter measuring element is moved so as to coincide with the center of the obtained shaft hole, and the chamfered hole diameter measuring element is moved in the axial hole direction to measure the chamfered hole diameter. This is a method for measuring a chamfered hole diameter using a position measuring device.
  • the shaft hole diameter measuring element for measuring the shaft hole diameter and the chamfered hole diameter measuring element for measuring the chamfered hole diameter are provided, the shaft hole diameter measurement is performed.
  • the diameter of the shaft hole can be measured by moving the child in the radial direction, and the diameter of the chamfered hole can be measured by moving the chamfered hole diameter measuring member in the axial direction. Therefore, it is not necessary to replace the shaft hole diameter probe with a chamfered hole diameter probe, and it is possible to measure the shaft hole diameter and the chamfered hole diameter in a short time without taking any trouble in the measurement work.
  • the shaft hole diameter probe can be attached to and detached from the chamfered hole diameter probe. Therefore, when measuring only the chamfered hole diameter, the shaft hole diameter probe can be removed. And a measuring device having only a chamfered hole diameter measuring element can be provided.
  • the shaft hole center is obtained from the shaft hole diameter measured by the shaft hole diameter probe, and the chamfered hole diameter probe is moved in the axial hole direction so as to coincide with the obtained shaft hole center. Since the chamfered hole diameter is measured, the chamfered hole diameter can be measured with the chamfered hole diameter probe accurately aligned with the shaft hole center, and the measurement accuracy of the chamfered hole diameter can be improved. .
  • FIGS. 1 to 3 are diagrams for explaining a contact-type position measuring device and a measuring method using the position measuring device according to Embodiment 1 of the present invention. *
  • reference numeral 1 denotes a spindle head disposed on a machine tool such as a machining center.
  • the spindle head 1 is supported by a column (not shown) so as to be movable in the vertical direction (Z-axis direction), and the spindle 2 is rotatably supported by the spindle head 1 via a bearing (not shown).
  • the processing table (not shown) on which the workpiece W is mounted is configured to be movable in the horizontal direction (X-axis direction) on the paper surface and in the horizontal direction (Y-axis direction) on the paper surface (see FIG. 1). *
  • a holder 8 having a contact type position measuring device 7 is detachably attached to the main shaft 2.
  • the holder 8 has a tapered clamp portion 9 that is detachably attached to the main shaft 2 and a holding portion 10 to which the position measuring device 7 is attached.
  • the position measuring device 7 includes a shaft hole diameter measuring element 12 that measures the shaft hole diameter D1 by moving in the radial direction in the shaft hole W1 and contacting the inner peripheral surface of the shaft hole W1, and the shaft hole.
  • a chamfered hole diameter measuring element 13 for measuring a chamfered hole diameter D2 by moving in the axial direction of W1 and bringing it into contact with the inner peripheral surface of the chamfered hole W2 is provided.
  • the shaft hole diameter measuring element 12 and the chamfered hole diameter measuring element 13 output a contact signal when contacting the inner peripheral surface, and the X axis direction, Y axis direction, and A shaft hole diameter D1 and a chamfered hole diameter D2 are obtained by calculation based on the amount of movement in the Z-axis direction.
  • the chamfered hole diameter measuring element 13 has a downwardly cone-shaped measuring portion 13a having a 45 degree tapered surface, and a mounting rod 13b connected to the center of the bottom surface of the measuring portion 13a.
  • Reference numeral 13 b is attached and fixed to the holding portion 10. *
  • the shaft hole diameter measuring element 12 has a spherical measuring part 12 a and a support rod 12 b connected to the center of the upper surface of the measuring part 12 a, and the support rod 12 b is measured by the chamfered hole diameter measuring element 13. It is connected to the top of the part 13a.
  • the axial length of the support rod 12b is appropriately set according to the depth of the chamfered hole W2. Further, the shaft hole diameter measuring element 12 and the chamfered hole diameter measuring element 13 are set so that the shaft cores coincide with each other. *
  • the support rod 12b of the shaft hole diameter measuring element 12 may be detachably connected to the top of the measuring part 13a of the chamfered hole diameter measuring element 13.
  • the attachment / detachment structure for example, a screw type or a fitting type is adopted.
  • the shaft hole diameter measuring element 12 is raised, and the lower surface of the measuring portion 12a of the shaft hole diameter measuring element 12 is brought into contact with the upper surface (reference surface) W3 of the workpiece W (see FIG. 2B).
  • the chamfered hole diameter measuring element 13 is moved to a position coinciding with the shaft hole center C, and the measuring portion 13a of the chamfered hole diameter measuring element 13 is moved in the Z-axis direction (axial hole direction) to obtain a chamfered hole.
  • the axial stroke amount L from the reference surface W3 to contact with the chamfered hole W2 is measured by contacting with the inner peripheral surface of W2, and the chamfered hole diameter D2 is obtained by calculation based on the measured value (FIG. 2 (c). ), See FIG. 3 (b)). *
  • the shaft hole diameter measuring element 12 for measuring the shaft hole diameter D1 by contacting the inner peripheral surface of the shaft hole W1 formed in the workpiece W, and the opening edge of the shaft hole W1 And a chamfered hole diameter measuring element 13 for measuring the chamfered hole diameter D2 by contacting the chamfered hole W2 formed in the portion, and the shaft hole diameter D1 measured by the shaft hole diameter measuring element 12 is used.
  • the shaft hole center C is obtained and the chamfered hole diameter D2 is measured in a state where the chamfered hole diameter probe 13 is aligned with the shaft hole center C, measurement work for obtaining the shaft hole center C from the shaft hole W1
  • the measurement operation for measuring the chamfered hole diameter D2 in a state of being aligned with the shaft hole center C can be continuously performed. Therefore, it is not necessary to replace the shaft hole diameter measuring element with the taper hole diameter measuring element, and the measurement operation is simpler, less troublesome, and can be measured in a shorter time.
  • the taper hole diameter measuring element 13 can be accurately aligned with the axis of the shaft hole W1, the measurement accuracy of the chamfered hole diameter can be improved.

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Abstract

【課題】コスト及び作業性の悪化を招くことなく、面取り穴の測定精度を向上できる接触式位置測定器を提供する。【解決手段】接触式位置測定器７を構成するにあたって、径方向に移動させて軸方向に延びる軸穴Ｗ１の内周面に接触させることにより軸穴径Ｄ１を測定する軸穴径測定子１２と、前記軸方向に移動させて面取り穴Ｗ２の内周面に接触させることにより面取り穴径Ｄ２を測定する面取り穴径測定子１３とを備える。

Description

接触式位置測定器及び該位置測定器を用いた測定方法
本発明は、例えば工作機械の面取り加工時に使用される接触式位置測定器及び該位置測定器を用いた測定方法に関する。
工作機械によりワークに軸穴を形成する場合、該軸穴の開口縁部に面取り加工を施す場合がある。このような面取り加工により形成された面取り穴径を測定するための測定器として、例えば、特許文献１には、大略円錐形状の測定子を前記面取り部に当接させることにより、面取り径を測定するようにしたものが開示されている。
実開平３－２３３０３号公報
ところで、前記軸穴の開口縁部に面取り加工を施す場合に、面取り穴径に加えて軸穴径の測定も必要となる場合がある。このような場合には、まず、軸穴径測定子により軸穴径を測定し、この軸穴径測定子を前記従来の測定器のような面取り穴径測定子に交換して面取り穴径を測定することとなり、測定作業に手間がかかると共に、作業時間が長くなるという問題がある。　
また前記従来の測定器により面取り穴径を測定する場合、測定子の軸心を面取り穴の軸心に精度良く一致させる必要があるが、この一致作業に手間がかかり、場合によって面取り穴径の測定精度が低下するという懸念がある。　
本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、軸穴径及び面取り穴径を、簡単な作業でかつ短時間で測定できるとともに、面取り穴径の測定精度を向上できる接触式位置測定器及び該位置測定器を用いた測定方法を提供することを課題としている。
請求項１の発明は、径方向に移動させて軸方向に延びる軸穴の内周面に接触させることにより軸穴径を測定する軸穴径測定子と、前記軸方向に移動させて面取り穴の内周面に接触させることにより面取り穴径を測定する面取り穴径測定子とを備えたことを特徴とする接触式位置測定器である。　
請求項２の発明は、請求項１に記載の接触式位置測定器において、前記軸穴径測定子は、前記面取り穴径測定子に対して着脱可能となっていることを特徴としている。　
請求項３の発明は、請求項１に記載の接触式位置測定器の前記軸穴径測定子により前記軸穴径を測定し、該測定された軸穴径により前記軸穴の中心を求め、前記面取り穴径測定子を前記求められた軸穴の中心に一致するよう移動させ、該面取り穴径測定子を軸穴方向に移動させて前記面取り穴径を測定することを特徴とする接触式位置測定器を用いた面取り穴径の測定方法である。
請求項１の発明に係る接触式位置測定器によれば、軸穴径を測定する軸穴径測定子と、面取り穴径を測定する面取り穴径測定子とを備えたので、軸穴径測定子を径方向に移動させることにより軸穴径を測定し、続いて面取り穴径測定子を軸方向に移動させることにより面取り穴径を測定することができる。そのため、軸穴径測定子を面取り穴径測定子と交換する必要がなく、測定作業に手間がかからず、かつ短時間で軸穴径及び面取り穴径を測定できる　請求項２の発明では、軸穴径測定子を面取り穴径測定子に対して着脱可能としたので、面取り穴径のみを測定する場合は軸穴径測定子を取り外すことができ、両方の測定子を一体化した測定器と、面取り穴径測定子のみの測定器の両方を提供できる。　
請求項３の発明では、軸穴径測定子により測定された軸穴径から軸穴中心を求め、該求めた軸穴中心に一致するように面取り穴径測定子を軸穴方向に移動させて面取り穴径を測定するようにしたので、軸穴中心に面取り穴径測定子を精度良く一致させた状態で面取り穴径を測定することができ、面取り穴径の測定精度を向上させることができる。
本発明の実施例１による接触式位置測定器の構成図である。 前記接触式位置測定器による測定方法を示す図である。 前記測定方法を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図３は、本発明の実施例１による接触式位置測定器及び該位置測定器を用いた測定方法を説明するための図である。　
図において、１はマシニングセンタ等の工作機械に配設される主軸頭を示している。この主軸頭１は、コラム(不図示)により垂直方向（Ｚ軸方向）に移動可能に支持されており、該主軸頭１には軸受（不図示）を介して主軸２が回転自在に支持されている。なお、ワークＷが搭載される加工テーブル（不図示）は、紙面左右水平方向（Ｘ軸方向）及び紙面前後水平方向（Ｙ軸方向）に移動可能に構成されている(図１参照)。　
前記マシニングセンタは、前記主軸２に所定の工具(不図示)を装着し、主軸頭１及び加工テーブルをそれぞれＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に相対移動させることにより、ワークＷにドリル加工，内径加工等を施して所定の軸穴Ｗ１を形成し、該軸穴Ｗ１の開口縁部に所定のテーパ角度をなす面取り穴Ｗ２を形成するように構成されている。本実施例では前記面取り穴Ｗ２のテーパ角度は４５度に設定されている。　
前記主軸２には、接触式位置測定器７を備えたホルダ８が着脱可能に装着されている。このホルダ８は、前記主軸２に着脱可能に装着されるテーパ状のクランプ部９と前記位置測定器７が取り付けられた保持部１０とを有する。　
前記位置測定器７は、前記軸穴Ｗ１内において径方向に移動させて該軸穴Ｗ１の内周面に接触させることにより軸穴径Ｄ１を測定する軸穴径測定子１２と、前記軸穴Ｗ１の軸方向に移動させて面取り穴Ｗ２の内周面に当接させることにより面取り穴径Ｄ２を測定する面取り穴径測定子１３とを備えている。具体的には、後述するように、軸穴径測定子１２，面取り穴径測定子１３は内周面に接触すると接触信号を出力し、該接触信号出力時のＸ軸方向，Ｙ軸方向及びＺ軸方向の移動量に基づいて軸穴径Ｄ１，面取り穴径Ｄ２が演算により求められる。　
前記面取り穴径測定子１３は、４５度のテーパ面が形成された下向き円錐形状の測定部１３ａと、該測定部１３ａの底面の中心に接続された取付けロッド１３ｂとを有し、該取付けロッド１３ｂが前記保持部１０に取り付け固定されている。　
前記軸穴径測定子１２は、球状の測定部１２ａと、該測定部１２ａの上面の中心に接続された支持ロッド１２ｂとを有し、該支持ロッド１２ｂは前記面取り穴径測定子１３の測定部１３ａの頂部に接続されている。この支持ロッド１２ｂの軸長さは、面取り穴Ｗ２の深さに応じて適宜設定される。また前記軸穴径測定子１２と前記面取り穴径測定子１３とは軸芯が一致するよう設定されている。　
ここで、前記軸穴径測定子１２の支持ロッド１２ｂを前記面取り穴径測定子１３の測定部１３ａの頂部に着脱可能に接続しても良い。この場合の着脱構造としては、例えば、ねじ式，あるいは嵌合式が採用される。　
前記接触式位置測定器７により面取り穴径Ｄ２を測定するには、軸穴径測定子１２を軸穴Ｗ１内に挿入し、径方向（Ｘ軸方向）に移動させて軸穴Ｗ１の内周面に当接させてＸ軸移動量Ｘ′を測定し、該移動量Ｘ′の中心Ｃ′を演算で求める。続いて軸穴径測定子１２を前記中心Ｃ′を通るようにＹ軸方向に移動させることで軸穴径Ｄ１を測定し、この測定した軸穴径Ｄ１から軸穴Ｗ１の軸穴中心Ｃを求める（図２（ａ），図３（ａ）参照）。　
次に、軸穴径測定子１２を上昇させ、該軸穴径測定子１２の測定部１２ａの下面をワークＷの上面（基準面）Ｗ３に当接させる（図２（ｂ）参照）。続いて、前記面取り穴径測定子１３を前記軸穴中心Ｃに一致する位置に移動させ、該面取り穴径測定子１３の測定部１３ａをＺ軸方向（軸穴方向）に移動させて面取り穴Ｗ２の内周面に当接させ、基準面Ｗ３から面取り穴Ｗ２に当接までの軸方向ストローク量Ｌを測定し、該測定値に基づいて面取り穴径Ｄ２を演算により求める（図２（ｃ），図３（ｂ）参照）。　
このように本実施例によれば、ワークＷに形成された軸穴Ｗ１の内周面に当接させることにより軸穴径Ｄ１を測定する軸穴径測定子１２と、軸穴Ｗ１の開口縁部に形成された面取り穴Ｗ２に当接させることにより面取り穴径Ｄ２を測定する面取り穴径測定子１３とを備えたものとし、前記軸穴径測定子１２により測定された軸穴径Ｄ１から軸穴中心Ｃを求め、 該軸穴中心Ｃに面取り穴径測定子１３を一致させた状態で面取り穴径Ｄ２を測定するようにしたので、軸穴Ｗ１から軸穴中心Ｃを求める測定作業と、該軸穴中心Ｃに一致させた状態で面取り穴径Ｄ２を測定する測定作業とを連続して行うことができる。従って、軸穴径測定子をテーパ穴径測定子に取り替える必要がなく、それだけ測定作業が簡単で、手間がかからず、かつ短時間で測定できる。またテーパ穴径測定子１３を軸穴Ｗ１の軸心に精度良く一致させることができるので、面取り穴径の測定精度を向上させることができる。　
また本発明では、前記軸穴径測定子１２を面取り穴径測定子１３に着脱可能に取り付けることもでき、このようにした場合には、面取り穴径Ｄ２のみ測定する場合は取り外すことができ、両方の測定子を一体化した測定器と、面取り穴径測定子のみの測定器の両方を提供できる。
７　接触式位置測定器１２　軸穴径測定子１３　面取り穴径測定子Ｃ　軸穴中心Ｄ１　軸穴径Ｄ２　面取り穴径Ｗ１　軸穴Ｗ２　面取り穴

Claims (3)

  1. 径方向に移動させて軸方向に延びる軸穴の内周面に接触させることにより軸穴径を測定する軸穴径測定子と、前記軸方向に移動させて面取り穴の内周面に接触させることにより面取り穴径を測定する面取り穴径測定子とを備えたことを特徴とする接触式位置測定器。
  2. 請求項１に記載の接触式位置測定器において、前記軸穴径測定子は、前記面取り穴径測定子に対して着脱可能となっていることを特徴とする接触式位置測定器。
  3. 請求項１に記載の接触式位置測定器の前記軸穴径測定子により前記軸穴径を測定し、該測定された軸穴径により前記軸穴の中心を求め、前記面取り穴径測定子を前記求められた軸穴の中心に一致するよう移動させ、該面取り穴径測定子を軸穴方向に移動させて前記面取り穴径を測定することを特徴とする請求項１に記載の接触式位置測定器を用いた面取り穴径の測定方法。
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