WO2020031533A1 - 測定装置 - Google Patents

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WO2020031533A1
WO2020031533A1 PCT/JP2019/025346 JP2019025346W WO2020031533A1 WO 2020031533 A1 WO2020031533 A1 WO 2020031533A1 JP 2019025346 W JP2019025346 W JP 2019025346W WO 2020031533 A1 WO2020031533 A1 WO 2020031533A1
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WO
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tracing stylus
surface portion
measuring
width
contact
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/025346
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English (en)
French (fr)
Inventor
浩 安田
瑛生 冨川
Original Assignee
Dmg森精機株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/02—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring length, width or thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/08—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring diameters
    • G01B5/12—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring diameters internal diameters

Definitions

  • the present disclosure relates to a technique for measuring an inner width of a work.
  • Patent Document 1 discloses a device for measuring the outer diameter of a work.
  • the outer diameter measuring device includes a pair of opposing measuring elements.
  • the outer diameter measuring device drives each stylus in the vertical direction so that each stylus faces each other with the work interposed therebetween, and then moves each stylus inward to move each stylus to the outer surface of the work. Contact.
  • the outer diameter measuring device measures the outer diameter of the work from the position where each measuring element contacts the work.
  • a measuring device capable of measuring the inner width of the work such as the inner diameter of the work and the width of a groove formed in the work, has also been developed.
  • a measuring device inserts a pair of tracing styluses into a work by driving each tracing stylus in a vertical direction (first direction), and thereafter, measuring each stylus. Is moved in the outward direction (second direction) to bring each measuring element into contact with the inner surface of the work.
  • the measuring device measures the width of the inner surface of the work from the position where each measuring element contacts the work.
  • the present disclosure has been made in order to solve the above-described problems, and an object in one aspect is to provide a measurement device that further simplifies a mechanism for measuring an inner width of a work. is there.
  • the measuring device for measuring the width between the first surface portion and the second surface portion inside the work includes one or more measuring units including the first measuring unit.
  • the first measuring section includes a first tracing stylus that can be brought into contact with the first surface portion, a first sensor for detecting a position index correlated with a position of the first tracing stylus, and the first surface portion.
  • a first moving mechanism for moving the first tracing stylus in a first direction inclined at a predetermined angle of less than 90 degrees with respect to the orthogonal direction, and bringing the first tracing stylus into contact with the first surface portion.
  • the measuring device further includes a control device for controlling the measuring device.
  • the controller moves the first tracing stylus in the first direction by controlling the first moving mechanism in a state where the center of the width is adjusted to a predetermined position, and the first tracing stylus is The width is measured based on a position index of the first tracing stylus detected by the first sensor while in contact with the first surface portion.
  • a measurement device for measuring a width between a first surface portion and a second surface portion inside a workpiece includes at least two measurement units including a first measurement unit and a second measurement unit. It has a unit.
  • the first measuring section includes a first tracing stylus that can be brought into contact with the first surface portion, a first sensor for detecting a position index correlated with a position of the first tracing stylus, and the first surface portion.
  • a first moving mechanism for moving the first tracing stylus in a first direction inclined at a predetermined angle of less than 90 degrees with respect to the orthogonal direction, and bringing the first tracing stylus into contact with the first surface portion.
  • the second measuring unit includes a second tracing stylus that can be brought into contact with the second surface portion, a second sensor for detecting a position index correlated with a position of the second tracing stylus, and the second surface portion.
  • a second moving mechanism for moving the second tracing stylus in a second direction inclined by a predetermined angle of less than 90 degrees with respect to the orthogonal direction, and causing the second tracing stylus to contact the second surface portion.
  • the measuring device further includes a control device for controlling the measuring device. The controller moves the first tracing stylus in the first direction by controlling the first moving mechanism, and moves the second tracing stylus in the second direction by controlling the second moving mechanism.
  • the width is measured based on the position index of the second tracing stylus detected by the second sensor while in contact with the portion.
  • the angle between the orthogonal direction of the first surface portion and the first direction is equal to the angle between the orthogonal direction of the second surface portion and the second direction.
  • the width between the first surface portion and the second surface portion is a width of a groove formed in the work.
  • control device includes a control process of the first moving mechanism for causing the first tracing stylus to contact the first surface portion, and a control process of causing the second tracing stylus to contact the second surface portion.
  • the control process of the second moving mechanism for making the contact is performed in a state where the center of the width is adjusted to a predetermined position.
  • the width between the first surface portion and the second surface portion is an inner diameter of the work.
  • the first measurement unit further includes a first shaft unit and a second shaft unit.
  • One end of the second shaft is connected to the first shaft.
  • the other end of the second shaft portion is connected to the first tracing stylus.
  • the first shaft portion is configured to move along the first direction.
  • the angle between the orthogonal direction of the first surface portion and the axial direction of the second shaft portion is larger than the angle between the orthogonal direction of the first surface portion and the axial direction of the first shaft portion.
  • control device may determine that the first tracing stylus is in contact with the first surface portion at a timing when a predetermined time has elapsed since the movement of the first tracing stylus has started. Then, the position index of the first tracing stylus obtained from the first sensor at the above timing is used for measuring the width.
  • control device may control the position of the first tracing stylus, which is sequentially detected by the first sensor during the movement of the first tracing stylus, at a timing at which the change amount of the position index of the first tracing stylus falls below a predetermined value. It is determined that one tracing stylus is in contact with the first surface portion, and the position index of the first tracing stylus obtained from the first sensor at the timing is used for measuring the width.
  • a machine tool including the measurement device is provided.
  • the mechanism for measuring the width inside the work can be further simplified.
  • FIG. 3 shows an example of a configuration of a measuring device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an appearance of a measurement unit according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an internal structure of a measurement unit according to the embodiment. It is the figure which expressed the measurement process of the workpiece inside diameter from the Z direction. It is sectional drawing of the workpiece
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a functional configuration of the measuring device according to the embodiment. It is a figure showing an example of detected length L1 (t) with a graph. It is the figure which represented another example of the detected length L1 (t) with the graph.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a main hardware configuration of the measuring device according to the embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a measurement unit according to a modification.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of the measurement device 100.
  • the measuring device 100 is a device for measuring the width of a space formed inside the work (hereinafter, also referred to as “the width inside the work”).
  • the “width inside the work” means the width of the space between the first surface portion and the second surface portion on the inner surface of the work.
  • the first surface portion and the second surface portion are each a part of the inner surface of the work, and face each other.
  • the measuring device 100 that measures the inner diameter of the work will be described.
  • the width of the measurement target by the measuring device 100 is not limited to the inner diameter of the work, and the width of the groove formed in the work, such as the width of the inside of the work. Includes any width formed in
  • the measuring device 100 includes a housing 20, a table 30, and measuring units 50A and 50B.
  • the depth direction of the measuring device 100 is defined as a Y-axis direction
  • the vertical direction is defined as a Z direction
  • a direction orthogonal to the Y-axis direction and the Z-axis direction is defined as an X direction.
  • the table 30 is configured to be drivable at least in the Y direction.
  • the table 30 is configured to be drivable not only in the Y direction but also in the X direction, the Z direction, and the rotation direction around the Z direction.
  • the work W can be placed on the table 30.
  • the measuring apparatus 100 moves the table 30 into the housing 20 and moves the work W to a predetermined reference position.
  • a measuring unit 50A is mounted on one side surface of the housing 20, and a measuring unit 50B is mounted on the other side surface of the housing 20.
  • the measurement units 50A and 50B are also collectively referred to as a measurement unit 50.
  • the measuring unit 50 is configured to be extendable and contractible.
  • the measurement unit 50 extends toward a measurement site of the workpiece W installed at a predetermined reference position.
  • a stylus 51A is provided at the tip of the measuring unit 50A.
  • the measurement unit 50A extends in a direction inclined by a predetermined angle of less than 90 degrees with respect to a direction orthogonal to the first surface portion of the inner surface of the workpiece W, and causes the tracing stylus 51A to contact the first surface portion.
  • the predetermined angle is, for example, 30 degrees to 60 degrees. Typically, the predetermined angle is 45 degrees.
  • a stylus 51B is provided at the tip of the measuring unit 50B.
  • the measurement unit 50B extends in a direction inclined by a predetermined angle of less than 90 degrees with respect to a direction orthogonal to the second surface portion of the inner surface of the workpiece W, and causes the tracing stylus 51B to abut on the second surface portion.
  • the predetermined angle is, for example, 30 degrees to 60 degrees. Typically, the predetermined angle is 45 degrees.
  • the measuring device 100 measures the inner diameter of the work based on the contact position between the tracing stylus 51A and the work W and the contact position between the tracing stylus 51B and the work W. Details of the method for measuring the inner diameter of the work will be described later.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the appearance of the measurement unit 50.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the internal structure of the measurement unit 50.
  • the measuring unit 50 includes a tracing stylus 51, a shaft 52, a tube 53, and an air inlet 59.
  • a damper 54, a spring 55, a piston 56, a magnetic scale 57, and a magnetic sensor 58 are provided inside the cylindrical portion 53.
  • the tracing stylus 51 is attached to the tip of the shaft 52.
  • the tracing stylus 51 has a convex surface (spherical surface) protruding toward the workpiece W.
  • a damper 54, a spring 55, and a piston 56 are attached so as to surround the periphery of the shaft 52. Air is sent to the air insertion port 59. As a result, the internal pressure of the cylindrical portion 53 increases, and the piston 56 is pushed. As a result, a force is applied via the spring 55 and the damper 54, and the shaft portion 52 moves in the axial direction.
  • the magnetic scale 57 is arranged to face the magnetic sensor 58.
  • a plurality of magnets are arranged on the magnetic scale 57.
  • the north pole of the first magnet faces the north pole of the second magnet.
  • the south pole of the second magnet is opposed to the south pole of the third magnet.
  • the plurality of magnets are arranged on the magnetic scale 57 such that the same poles face each other.
  • the magnetic scale 57 is fixed inside the cylindrical portion 53.
  • the magnetic sensor 58 is attached to the shaft 52 and is configured to interlock with the shaft 52. That is, the positional relationship between the magnetic scale 57 and the magnetic sensor 58 changes as the shaft 52 moves.
  • the magnetic sensor 58 detects a change in the magnetic field of the magnetic scale 57 that changes with the position of the shaft 52.
  • the magnetic sensor 58 detects two signals of phase A and phase B having different phases.
  • the plurality of magnets on the magnetic scale 57 are arranged such that the phase difference between the A-phase signal and the B-phase signal changes according to the positional relationship between the magnetic scale 57 and the magnetic sensor 58.
  • the phase difference between the A-phase signal and the B-phase signal increases.
  • the phase difference between the A-phase signal and the B-phase signal becomes smaller.
  • the magnetic sensor 58 detects a position index correlated with the position of the tracing stylus 51 based on the phase difference between the A-phase signal and the B-phase signal.
  • the “position index” is a concept representing the position of the tracing stylus 51.
  • the position index may be represented by a three-dimensional coordinate value of the tracing stylus 51, or a length from a predetermined reference position to a position of the tracing stylus 51 (hereinafter, also referred to as a “length of the measuring unit 50”). .)). If the attachment position of the measuring unit 50 in the measuring device 100 and the direction of expansion and contraction of the measuring unit 50 are known, the position of the tracing stylus 51 can be specified from the length of the measuring unit 50.
  • the position index of the tracing stylus 51 is not limited to the length of the measuring unit 50.
  • the position index of the tracing stylus 51 may be represented by the position of the measuring section 50, or may be represented by another index.
  • the magnetic sensor 58 has been described as an example, but the sensor for detecting the position index of the tracing stylus 51 is not limited to the magnetic sensor 58.
  • an optical sensor may be employed instead of the magnetic sensor 58.
  • an ultrasonic sensor may be employed instead of the magnetic sensor 58.
  • the measuring element 51 is driven by a pneumatic moving mechanism (first and second moving mechanisms) including the damper 54, the spring 55, and the piston 56 has been described.
  • the moving method of 51 is not limited to the pneumatic moving method.
  • a moving mechanism driven by a motor such as a servomotor may be employed.
  • FIG. 4 is a view showing the process of measuring the inner diameter of the work from the Z direction.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the workpiece W showing the process of measuring the workpiece inner diameter from the Y direction. The cross-sectional view shows a cross-section along the line VV shown in FIG.
  • the measuring unit 50A determines the direction D1 inclined by a predetermined angle ⁇ 1 ( ⁇ 90 degrees) with respect to the direction orthogonal to the inner surface portion AR1 of the work W. Is moved to contact the tracing stylus 51A with the surface portion AR1.
  • the measuring unit 50B moves the tracing stylus 51B in a direction D2 inclined by a predetermined angle ⁇ 2 ( ⁇ 90 degrees) with respect to a direction orthogonal to the inner surface portion AR2 of the work W,
  • the tracing stylus 51B is brought into contact with the surface portion AR2.
  • the angle ⁇ 2 is equal to the angle ⁇ 1. That is, the measurement units 50A and 50B are arranged symmetrically with respect to the vertical direction.
  • the position index of the tracing stylus 51A detected by the magnetic sensor 58 of the measuring section 50A and the tracing stylus 51B are in contact with the surface portion AR2.
  • the workpiece inner diameter L is measured based on the position index of the tracing stylus 51B detected by the magnetic sensor 58 of the measuring section 50B in between. Details of the method of measuring the workpiece inner diameter L will be described later.
  • the tracing stylus 51A is configured to move obliquely with respect to the contact surface with the workpiece W, the measurement of the inner diameter of the workpiece can be realized only by the one-way moving mechanism. That is, there is no need to provide the measuring device 100 with two mechanisms, a moving mechanism for moving the tracing stylus 51A into the work and a moving mechanism for moving the tracing stylus 51A toward the inner surface of the work. The same applies to the stylus 51B. Thereby, the mechanism of the measurement unit 50 can be further simplified. As a result, the measuring unit 50 can be manufactured at low cost.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the measuring apparatus 100.
  • the measuring device 100 includes a control device 101.
  • the control device 101 controls various devices in the measurement device 100.
  • the control device 101 is configured by at least one integrated circuit.
  • the integrated circuit includes, for example, at least one CPU (Central Processing Unit), at least one ASIC (Application Specific Integrated Circuit), at least one FPGA (Field Programmable Gate Array), or a combination thereof.
  • the control device 101 includes, as functional components, a movement control unit 152, detection units 154A and 154B, and a measurement unit 156.
  • a movement control unit 152 includes, as functional components, a movement control unit 152, detection units 154A and 154B, and a measurement unit 156.
  • the movement control unit 152 outputs a movement command to each of the measurement unit 50A and the measurement unit 50B based on the reception of the instruction to start measuring the inner diameter of the work. More specifically, movement control section 152 outputs a movement command to move measuring element 51A of measuring section 50A in direction D1 (see FIGS. 4 and 5) to measuring section 50A. In parallel, the movement control unit 152 outputs a movement command for moving the tracing stylus 51B of the measuring unit 50B in the direction D2 (see FIGS. 4 and 5) to the measuring unit 50B.
  • the detection unit 154A detects the length L1 of the measurement unit 50A when the measurement unit 50A comes into contact with the workpiece W based on a detection signal from the magnetic sensor 58 in the measurement unit 50A.
  • the detection signal from the magnetic sensor 58 in the measuring unit 50A is represented by a length L1 (t).
  • Length L1 (t) represents the length of measurement unit 50A at time t.
  • the length L1 (t) is periodically detected by the magnetic sensor 58 in the measuring unit 50A, and is sequentially output to the detecting unit 154A.
  • FIG. 7 is a graph showing an example of the detected length L1 (t).
  • Time T0 is the time when the movement control unit 152 starts moving the measurement unit 50A.
  • the length L1 (t) increases while the movement control unit 152 moves the measurement unit 50A. Thereafter, the measuring unit 50A comes into contact with the work W, and the length L1 (t) of the measuring unit 50A does not change.
  • the detecting unit 154A applies the length L1 (T1) obtained at the timing T1 at which a predetermined time ⁇ T has elapsed since the start of the movement of the tracing stylus 51A of the measuring unit 50A to the workpiece W by the measuring unit 50A. It is detected as the length L1 of the measuring unit 50A when it comes into contact.
  • the time ⁇ T is set long enough to include the timing at which the measuring unit 50A comes into contact with the workpiece W.
  • the time ⁇ T may be set in advance or may be arbitrarily set by the user.
  • the method of detecting the length L1 of the measuring unit 50A is not limited to the example in FIG.
  • FIG. 8 is a graph showing another example of the detected length L1 (t).
  • Time T0 is the time when the movement control unit 152 starts moving the measurement unit 50A.
  • the detecting unit 154A periodically calculates the amount of change in the length L1 (t) of the measuring unit 50A, and at a timing T2 when the amount of change falls below a predetermined value, the tracing stylus 51A of the measuring unit 50A moves the inner surface of the workpiece W. It is determined that the contact has been made. That is, the detecting unit 154A detects the length L1 (T2) obtained at the timing T2 as the length L1 of the measuring unit 50A when the measuring unit 50A contacts the workpiece W.
  • the detection unit 154B detects the length L2 of the measurement unit 50B when the measurement unit 50B contacts the workpiece W based on a detection signal from the magnetic sensor 58 in the measurement unit 50B.
  • the detection signal from the magnetic sensor 58 in the measurement unit 50B is represented by a length L2 (t).
  • Length L2 (t) represents the length of measurement unit 50A at time t.
  • the length L2 (t) is periodically detected by the magnetic sensor 58 in the measurement unit 50B, and is sequentially output to the detection unit 154B.
  • the method of detecting the length L2 by the detection unit 154B is the same as the method of detecting the length L1 by the detection unit 154A described above. Therefore, the description of the method of detecting length L2 by detector 154B will not be repeated.
  • FIG. 9 and FIG. 10 are diagrams showing a work W represented in the Z direction and a cross section of the work W represented in the Y direction.
  • the cross section represents a cross section along the line VV.
  • the measuring unit 156 measures the width r1, which is a part of the inner diameter of the work, based on the length L1 of the measuring unit 50A detected by the detecting unit 154A. More specifically, measurement unit 156 subtracts reference length m1 from length L1 detected by detection unit 154A.
  • the reference length m1 represents a distance from the measurement start position PA1 of the measurement unit 50 to a predetermined reference position PA2.
  • the reference position PA2 is a point where the coordinates in the X direction of the tracing stylus 51A of the measuring unit 50A and the tracing stylus 51B of the measuring unit 50B overlap.
  • the measuring unit 156 measures the width r1 that is a part of the inner diameter of the workpiece based on the following equation (1).
  • r1 (L1-m1) cos ⁇ 1 (1)
  • the angle ⁇ 1 shown in Expression (1) represents an angle between the moving direction D1 of the tracing stylus 51A of the measuring unit 50A and the orthogonal direction D3 of the contact surface of the work W with the tracing stylus 51A.
  • the measuring unit 156 measures the remaining width r2 of the inner diameter of the workpiece based on the length L2 of the measuring unit 50B detected by the detecting unit 154B. More specifically, measurement unit 156 subtracts reference length m2 from length L2 detected by detection unit 154B.
  • the reference length m2 represents a distance from the measurement start position PB1 of the measurement unit 50 to a predetermined reference position PB2.
  • the reference position PB2 is a point where the coordinates in the X direction of the tracing stylus 51A of the measuring unit 50A and the tracing stylus 51B of the measuring unit 50B overlap. That is, the coordinate value of the reference position PB2 in the predetermined direction (for example, the X direction) overlaps with the coordinate value of the reference position PA2 in the predetermined direction.
  • the measuring unit 156 measures the width r2, which is the remaining inner diameter of the work, based on the following equation (2).
  • the measuring unit 156 adds the width r1 calculated based on the equation (1) and the width r2 calculated based on the equation (2), as shown in the following equation (3), and The addition result is measured as the workpiece inner diameter L.
  • the measuring device 100 includes at least one measuring unit. 50 may be used.
  • the measuring device 100 measures the radius of the workpiece inner diameter (corresponding to the width r1) in a state where the center of the inner diameter of the workpiece is adjusted to a predetermined position. The inside diameter of the work is measured by doubling the radius.
  • the reference position PA2 is a position on the center of the inner diameter of the work.
  • the measuring device 100 measures the inner diameter of the work with the center of the inner diameter of the work adjusted to a predetermined position. Is also good.
  • the control device 101 of the measuring device 100 controls the movement of the tracing stylus 51A for bringing the tracing stylus 51A of the measuring unit 50A into contact with the inner surface of the work W and the tracing stylus 51B of the measuring unit 50B.
  • the movement control processing of the tracing stylus 51B for making it come into contact with the inner surface is executed in a state where the center of the inner diameter of the work is adjusted to a predetermined position.
  • the width r1 measured by the measuring unit 50A is substantially the same as the width r2 measured by the measuring unit 50B.
  • the measured workpiece inner diameter L is used for various purposes.
  • the measuring apparatus 100 determines whether or not the measured workpiece inner diameter L is included in a preset allowable range. When the measured workpiece inner diameter L is not included in the preset allowable range, the measuring device 100 outputs a warning that the workpiece W is not processed as intended.
  • the measuring apparatus 100 rotates the work W while the measuring unit 50 is in contact with the inner surface of the work W, and generates a profile representing the inner surface shape of the work W based on the sequentially measured work inner diameter L. Output.
  • the measurement apparatus 100 compares the profile of the work W to be measured with the profile of the reference work, and determines whether the work W to be measured is processed as intended based on the comparison result.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating a main hardware configuration of the measuring apparatus 100.
  • the measuring device 100 includes a measuring unit 50, a control device 101, a read only memory (ROM) 102, a random access memory (RAM) 103, a communication interface 104, a display interface 105, an input interface 109, and a servo driver.
  • ROM read only memory
  • RAM random access memory
  • 111A and 111B servo motors 112A and 112B, encoders 113A and 113B, ball screws 114A and 114B, and a storage device 120.
  • the control device 101 controls the operation of the measurement device 100 by executing various programs such as the measurement program 122 for measuring the inner diameter of the work.
  • the control device 101 reads the measurement program 122 from the storage device 120 to the ROM 102 based on the reception of the execution instruction of the measurement program 122.
  • the RAM 103 functions as a working memory, and temporarily stores various data necessary for executing the measurement program 122.
  • the communication interface 104 is connected to a LAN, an antenna, or the like.
  • the measurement device 100 exchanges data with an external communication device via the communication interface 104.
  • the external communication device includes, for example, a machine tool that processes the work W, a server, and other communication terminals.
  • the measurement device 100 may be configured to be able to download the measurement program 122 from the communication terminal.
  • the display interface 105 is connected to a display device such as the display 130, and sends out an image signal for displaying an image to the display 130 according to a command from the control device 101 or the like.
  • the display 130 is, for example, a liquid crystal display, an organic EL display, or another display device.
  • the input interface 109 can be connected to the input device 131.
  • the input device 131 is, for example, a touch panel provided on the display 130, a mouse, a keyboard, or another input device that can receive a user operation.
  • the servo driver 111A sequentially receives the input of the target rotation speed (or the target position) from the control device 101, and controls the servo motor 112A so that the servo motor 112A rotates at the target rotation speed. More specifically, the servo driver 111A calculates the actual rotation speed (or actual position) of the servo motor 112A from the feedback signal of the encoder 113A, and when the actual rotation speed is lower than the target rotation speed, the servo driver 112A. Is increased, and when the actual rotation speed is higher than the target rotation speed, the rotation speed of the servomotor 112A is decreased.
  • the servo driver 111A approaches the rotation speed of the servo motor 112A to the target rotation speed while sequentially receiving the feedback of the rotation speed of the servo motor 112A.
  • the servo driver 111A moves the table 30 (see FIG. 1) connected to the ball screw 114A along the X-axis direction, and moves the table 30 to an arbitrary position in the X-axis direction.
  • the servo driver 111B drives the table 30 connected to the ball screw 114B, and moves the table 30 to an arbitrary position in the Y-axis direction.
  • the storage device 120 is, for example, a storage medium such as a hard disk or a flash memory.
  • the storage device 120 stores a measurement program 122, parameters 124, width information 126, and the like.
  • Parameters 124 include, for example, angles ⁇ 1 and ⁇ 2 (see FIG. 5), measurement start positions PA1 and PB1, and reference positions PA2 and PB2.
  • the width information 126 is history information of the measured workpiece inner diameter L.
  • the storage locations of the measurement program 122, the parameters 124, and the width information 126 are not limited to the storage device 120. May be stored.
  • the measurement program 122 may be provided as a part of an arbitrary program, not as a single program. In this case, the control processing according to the present embodiment is realized in cooperation with an arbitrary program. Even a program that does not include such some modules does not depart from the gist of the measurement program 122 according to the present embodiment. Further, some or all of the functions provided by the measurement program 122 may be realized by dedicated hardware. Further, the measurement device 100 may be configured in a form such as a so-called cloud service in which at least one server executes a part of the processing of the measurement program 122.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a modified example of the above-described measuring unit 50.
  • FIG. 12 shows a measuring unit 50C which is a modification of the measuring unit 50.
  • the measuring unit 50C further includes a shaft 61 (first shaft) and a shaft 62 (second shaft). One end of the shaft portion 62 is connected to the shaft portion 61. The other end of the shaft portion 62 is connected to the tracing stylus 51.
  • the shaft portion 61 is configured to move along the direction D1.
  • the angle ⁇ 1 between the orthogonal direction D5 of the contact surface of the workpiece W with the tracing stylus 51 and the axial direction of the shaft portion 62 is larger than the angle ⁇ 2 between the orthogonal direction D5 and the axial direction of the shaft portion 61.
  • the measuring device 100 can insert the tracing stylus 51 deeper into the work W, and can measure the width of a deeper portion.
  • the measuring device 100 described above may be mounted on a machine tool for processing the workpiece W.
  • the machine tool may be a machining center, a lathe, or another cutting machine or grinding machine.
  • Various tools for processing the workpiece W are mounted on the machine tool.
  • the tool processes the work W
  • the first surface portion and the second surface portion are formed inside the work W.
  • the workpiece W processed by the machine tool is transported to the measuring device 100.
  • the measuring device 100 measures the width between the first surface portion and the second surface portion of the work W formed by the machine tool.
  • the measuring apparatus 100 and the machine tool are integrally configured, the convenience in processing the work W is improved, for example, the inner diameter of the work can be measured while processing the work W.
  • the moving mechanism of the measuring unit 50 moves the tracing stylus 51 in a direction inclined by a predetermined angle ( ⁇ 90 degrees) with respect to the direction orthogonal to the contact surface with the workpiece W.
  • a predetermined angle ⁇ 90 degrees
  • the measurement of the inner diameter of the workpiece can be realized only by the one-way moving mechanism. That is, there is no need to provide the measuring device 100 with two mechanisms, a moving mechanism that moves the tracing stylus 51 in the vertical direction and a moving mechanism that moves the tracing stylus 51 toward the contact surface of the workpiece W.
  • the mechanism of the measurement unit 50 can be further simplified. As a result, the measuring unit 50 can be manufactured at low cost.

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Abstract

ワークの内側の幅を測定するための機構をより簡素化した測定装置（１００）を提供する。ワークの内側の第１面部分と第２面部分との間の幅を測定するための測定装置（１００）は、第１測定部（５０Ａ）を含む１つ以上の測定部を備える。第１測定部（５０Ａ）は、第１面部分に当接され得る第１測定子（５１Ａ）と、第１測定子（５１Ａ）の位置に相関する位置指標を検知するための第１センサ（５８）と、第１面部分の直交方向に対して９０度未満の所定角度傾いた第１方向に第１測定子（５１Ａ）を移動し、第１測定子（５１Ａ）を第１面部分に当接させるための第１移動機構（５４，５５，５６）とを含む。測定装置（１００）は、測定装置（１００）を制御するための制御装置（１０１）をさらに備える。制御装置（１０１）は、幅の中心を予め定められた位置に合わせた状態で第１移動機構（５４，５５，５６）を制御することで第１測定子（５１Ａ）を第１方向に移動し、第１測定子（５１Ａ）が第１面部分に当接している間に第１センサ（５８）によって検知される第１測定子（５１Ａ）の位置指標に基づいて、幅を計測する。

Description

測定装置
　本開示は、ワークの内側の幅を測定するための技術に関する。
　ワークが意図した形状に加工されているか否かを測定するための様々な測定装置が普及している。このような測定装置に関し、特開２０１８－０７２１７５号公報（特許文献１）は、ワークの外径測定装置を開示している。当該外径測定装置は、対向する一対の測定子を含む。当該外径測定装置は、各測定子を鉛直方向に駆動することでワークを間に挟んで各測定子を対向させ、その後、各測定子を内側に移動することで各測定子をワークの外面に当接させる。当該外径測定装置は、各測定子がワークに当接した位置からワークの外径を測定する。
　ワークの外径を測定するための測定装置だけでなく、ワークの内径や、ワークに形成された溝の幅など、ワークの内側の幅を測定することが可能な測定装置も開発されている。
特開２０１８－０７２１７５号公報
　ワークの内側の幅を測定する方法の一例として、測定装置は、各測定子を鉛直方向（第１方向）に駆動することでワークの内部に一対の測定子を挿入し、その後、各測定子を外側方向（第２方向）に移動することで各測定子をワークの内面に当接させる。当該測定装置は、各測定子がワークに当接した位置からワークの内面の幅を測定する。
　このような測定装置においては、第１方向に各測定子を移動するための機構と、第２方向に各測定子を移動するための機構とが必要となる。その結果、測定装置の構造が複雑になり、コストも高くなってしまう。
　本開示は上述のような問題点を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、ワークの内側の幅を測定するための機構をより簡素化した測定装置を提供することである。
　本開示の一例では、ワークの内側の第１面部分と第２面部分との間の幅を測定するための測定装置は、第１測定部を含む１つ以上の測定部を備える。上記第１測定部は、上記第１面部分に当接され得る第１測定子と、上記第１測定子の位置に相関する位置指標を検知するための第１センサと、上記第１面部分の直交方向に対して９０度未満の所定角度傾いた第１方向に上記第１測定子を移動し、上記第１測定子を上記第１面部分に当接させるための第１移動機構とを含む。上記測定装置は、上記測定装置を制御するための制御装置をさらに備える。上記制御装置は、上記幅の中心を予め定められた位置に合わせた状態で上記第１移動機構を制御することで上記第１測定子を上記第１方向に移動し、上記第１測定子が上記第１面部分に当接している間に上記第１センサによって検知される上記第１測定子の位置指標に基づいて、上記幅を計測する。
　本開示の一例では、ワークの内側の第１面部分と第２面部分との間の幅を測定するための測定装置は、第１測定部と第２測定部とを含む２つ以上の測定部を備える。上記第１測定部は、上記第１面部分に当接され得る第１測定子と、上記第１測定子の位置に相関する位置指標を検知するための第１センサと、上記第１面部分の直交方向に対して９０度未満の所定角度傾いた第１方向に上記第１測定子を移動し、上記第１測定子を上記第１面部分に当接させるための第１移動機構とを含む。上記第２測定部は、上記第２面部分に当接され得る第２測定子と、上記第２測定子の位置に相関する位置指標を検知するための第２センサと、上記第２面部分の直交方向に対して９０度未満の所定角度傾いた第２方向に上記第２測定子を移動し、上記第２測定子を上記第２面部分に当接させるための第２移動機構とを含む。上記測定装置は、上記測定装置を制御するための制御装置をさらに備える。上記制御装置は、上記第１移動機構を制御することで上記第１測定子を上記第１方向に移動するとともに、上記第２移動機構を制御することで上記第２測定子を上記第２方向に移動し、上記第１測定子が上記第１面部分に当接している間に上記第１センサによって検知される上記第１測定子の位置指標と、上記第２測定子が上記第２面部分に当接している間に上記第２センサによって検知される上記第２測定子の位置指標とに基づいて、上記幅を計測する。
　本開示の一例、上記第１面部分の直交方向と上記第１方向との間の角度は、上記第２面部分の直交方向と上記第２方向との間の角度と等しい。
　本開示の一例、上記第１面部分と上記第２面部分との間の上記幅は、上記ワークに形成されている溝の幅である。
　本開示の一例、上記制御装置は、上記第１測定子を上記第１面部分に当接させるための上記第１移動機構の制御処理と、上記第２測定子を上記第２面部分に当接させるための上記第２移動機構の制御処理とを、上記幅の中心を予め定められた位置に合わせた状態で実行する。
　本開示の一例、上記第１面部分と上記第２面部分との間の上記幅は、上記ワークの内径である。
　本開示の一例、上記第１測定部は、第１軸部と、第２軸部とをさらに含み備える。上記第２軸部の一端は、上記第１軸部に繋がっている。上記第２軸部の他端は、上記第１測定子に繋がっている。上記第１軸部は、上記第１方向に沿って移動するように構成されている。上記第１面部分の直交方向と上記第２軸部の軸方向との間の角度は、上記第１面部分の直交方向と上記第１軸部の軸方向との間の角度よりも大きい。
　本開示の一例、上記制御装置は、上記第１測定子の移動を開始してから予め定められた時間が経過したタイミングにおいて、上記第１測定子が上記第１面部分に当接していると判断し、上記タイミングにおいて上記第１センサから得られた上記第１測定子の位置指標を上記幅の計測に用いる。
　本開示の一例、上記制御装置は、上記第１測定子の移動中に上記第１センサによって順次検知される上記第１測定子の位置指標の変化量が所定値を下回ったタイミングにおいて、上記第１測定子が上記第１面部分に当接していると判断し、上記タイミングにおいて上記第１センサから得られた上記第１測定子の位置指標を上記幅の計測に用いる。
　本開示の一例では、上記測定装置を備える工作機械が提供される。上記第１面部分および上記第２面部分を上記ワークに形成するための工具を備える。
　ある局面において、ワークの内側の幅を測定するための機構をより簡素化することができる。
　本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。
実施の形態に従う測定装置の構成の一例を示す図である。 実施の形態に従う測定部の外観の一例を示す図である。 実施の形態に従う測定部の内部構造の一例を示す図である。 ワーク内径の測定過程をＺ方向から表わした図である。 ワーク内径の測定過程をＹ方向から表わしたワークの断面図である。 実施の形態に従う測定装置の機能構成の一例を示す図である。 検知された長さＬ１（ｔ）の一例をグラフで表わした図である。 検知された長さＬ１（ｔ）の他の例をグラフで表わした図である。 Ｚ方向から表わしたワークと、Ｙ方向から表わしたワークの断面とを示す図である。 Ｚ方向から表わしたワークと、Ｙ方向から表わしたワークの断面とを示す図である。 実施の形態に従う測定装置の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。 変形例に従う測定部を示す図である。
　以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。
　＜Ａ．測定装置１００の概要＞
　まず、図１を参照して、測定装置１００の構成について説明する。図１は、測定装置１００の構成の一例を示す図である。
　測定装置１００は、ワークの内側に形成された空間の幅（以下、「ワークの内側の幅」ともいう。）を測定するための装置である。ここでいう「ワークの内側の幅」とは、ワークの内面における第１面部分と第２面部分との間の空間の幅を意味する。第１面部分および第２面部分は、それぞれ、ワークの内面の一部であり、互いに対向している。
　以下の説明では、ワークの内径を測定する測定装置１００について説明するが、測定装置１００による測定対象の幅は、ワークの内径に限定されず、ワークに形成された溝の幅等、ワークの内側に形成された任意の幅を含む。
　図１に示されるように、測定装置１００は、筐体２０と、テーブル３０と、測定部５０Ａ，５０Ｂとを含む。
　以下では、説明の便宜のために、測定装置１００の奥行き方向をＹ軸方向と定義し、鉛直方向をＺ方向と定義し、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に直交する方向をＸ方向と定義する。
　テーブル３０は、少なくともＹ方向に駆動可能に構成される。好ましくは、テーブル３０は、Ｙ方向だけでなく、Ｘ方向、Ｚ方向、Ｚ方向を軸とする回転方向にも駆動可能に構成される。テーブル３０には、ワークＷが載置され得る。測定装置１００は、ワーク内径の測定時において、テーブル３０を筐体２０内に移動し、予め定められた基準位置にワークＷを移動する。
　筐体２０の一方の側面には測定部５０Ａが取り付けられており、筐体２０の他方の側面には測定部５０Ｂが取り付けられている。以下では、測定部５０Ａ，５０Ｂを総称して、測定部５０ともいう。
　測定部５０は、伸縮可能に構成される。測定部５０は、予め定められた基準位置に設置されたワークＷの測定部位に向かって伸びる。
　より具体的には、測定部５０Ａの先端には測定子５１Ａが設けられている。測定部５０Ａは、ワークＷの内面の第１面部分に直交する方向に対して９０度未満の所定角度傾いた方向に伸び、測定子５１Ａを当該第１面部分に当接させる。当該所定角度は、たとえば、３０度～６０度である。典型的には、当該所定角度は、４５度である。
　同様に、測定部５０Ｂの先端には測定子５１Ｂが設けられている。測定部５０Ｂは、ワークＷの内面の第２面部分に直交する方向に対して９０度未満の所定角度傾いた方向に伸び、測定子５１Ｂを当該第２面部分に当接させる。当該所定角度は、たとえば、３０度～６０度である。典型的には、当該所定角度は、４５度である。
　測定装置１００は、測定子５１ＡとワークＷと当接位置と、測定子５１ＢとワークＷとの当接位置とに基づいて、ワーク内径を測定する。ワーク内径の測定方法の詳細については後述する。
　＜Ｂ．測定部５０の構成＞
　図２および図３を参照して、上述の測定部５０について説明する。図２は、測定部５０の外観の一例を示す図である。図３は、測定部５０の内部構造の一例を示す図である。
　測定部５０は、測定子５１と、軸部５２と、筒部５３と、空気挿入口５９とを含む。筒部５３の内部には、ダンパー５４と、バネ５５と、ピストン５６と、磁気スケール５７と、磁気センサ５８とが設けられている。
　測定子５１は、軸部５２の先端に取り付けられている。測定子５１は、ワークＷに向けて突出する凸面（球面）を有する。
　軸部５２の周囲を囲うように、ダンパー５４と、バネ５５と、ピストン５６とが取り付けられている。空気挿入口５９には空気が送られる。これにより、筒部５３の内圧が高まり、ピストン５６が押される。その結果、バネ５５およびダンパー５４を介して、力が加えられ、軸部５２がその軸方向に移動する。
　磁気スケール５７は、磁気センサ５８と対向して配置されている。磁気スケール５７には、複数の磁石が配置されている。第１の磁石のＮ極は、第２の磁石のＮ極に対向している。第２の磁石のＳ極は、第３の磁石のＳ極に対向している。このように、複数の磁石は、磁気スケール５７上において同じ極が対向するように配置されている。
　磁気スケール５７は、筒部５３の内部に固定されている。一方で、磁気センサ５８は、軸部５２に取り付けられており、軸部５２と連動するように構成されている。すなわち、磁気スケール５７と磁気センサ５８との位置関係は、軸部５２の移動に伴って変化する。磁気センサ５８は、軸部５２の位置に伴って変化する磁気スケール５７の磁界の変化を検知する。
　より具体的には、磁気センサ５８は、互いに位相が異なるＡ相，Ｂ相の２つの信号を検知する。磁気スケール５７上の複数の磁石は、Ａ相の信号とＢ相の信号との位相差が磁気スケール５７と磁気センサ５８との位置関係に応じて変化するように配置されている。典型的には、測定子５１が磁気センサ５８から離れる方向に移動するほど、Ａ相の信号とＢ相の信号との位相差は大きくなる。あるいは、測定子５１が磁気センサ５８から離れる方向に移動するほど、Ａ相の信号とＢ相の信号との位相差は小さくなる。
　磁気センサ５８は、Ａ相の信号とＢ相の信号との位相差に基づいて、測定子５１の位置に相関する位置指標を検知する。ここでいう「位置指標」とは、測定子５１の位置を表わす概念である。当該位置指標は、測定子５１の３次元座標値で表されてもよいし、予め定められた基準位置から測定子５１の位置までの長さ（以下、「測定部５０の長さ」ともいう。）で表されてもよい。測定装置１００内における測定部５０の取り付け位置や測定部５０の伸縮方向が既知であれば、測定部５０の長さから測定子５１の位置が特定され得る。
　以下では、測定子５１の位置指標として、測定部５０の長さを用いて説明を行なうが、測定子５１の位置指標は、測定部５０の長さに限定されない。測定子５１の位置指標は、測定部５０の位置で表されてもよいし、その他の指標で表されてもよい。
　なお、上述では、磁気センサ５８を例に挙げたが、測定子５１の位置指標を検知するためのセンサは、磁気センサ５８に限定されない。たとえば、磁気センサ５８の代わりに、光学センサが採用されてもよい。あるいは、磁気センサ５８の代わりに、超音波センサが採用されてもよい。
　また、上述では、ダンパー５４と、バネ５５と、ピストン５６とで構成される空気圧による移動機構（第１，第２移動機構）で測定子５１を駆動する例について説明を行なったが、測定子５１の移動方式は、空気圧による移動方式に限定されない。たとえば、サーボモータなどのモーター駆動による移動機構が採用されてもよい。
　＜Ｃ．ワーク内径の測定方法＞
　図４および図５を参照して、測定部５０によるワーク内径の測定方法について説明する。図４は、ワーク内径の測定過程をＺ方向から表わした図である。図５は、ワーク内径の測定過程をＹ方向から表わしたワークＷの断面図である。当該断面図は、図４に示されるＶ－Ｖ線に沿う断面を表わす。
　図４および図５に示されるように、ワーク内径の測定時において、測定部５０Ａは、ワークＷの内側の面部分ＡＲ１に直交する方向に対して所定角度θ１（＜９０度）傾いた方向Ｄ１に測定子５１Ａを移動し、測定子５１Ａを面部分ＡＲ１に当接させる。
　同様に、ワーク内径の測定時において、測定部５０Ｂは、ワークＷの内側の面部分ＡＲ２に直交する方向に対して所定角度θ２（＜９０度）傾いた方向Ｄ２に測定子５１Ｂを移動し、測定子５１Ｂを面部分ＡＲ２に当接させる。典型的には、角度θ２は、角度θ１と等しい。すなわち、測定部５０Ａ，５０Ｂは、鉛直方向に対して左右対称に配置される。
　測定装置１００は、測定子５１Ａが面部分ＡＲ１に当接している間に測定部５０Ａの磁気センサ５８によって検知される測定子５１Ａの位置指標と、測定子５１Ｂが面部分ＡＲ２に当接している間に測定部５０Ｂの磁気センサ５８によって検知される測定子５１Ｂの位置指標とに基づいて、ワーク内径Ｌを計測する。ワーク内径Ｌの計測方法の詳細については後述する。
　以上のように、測定子５１ＡがワークＷとの当接面に対して斜めに移動するように構成されることで、ワーク内径の計測が一方向の移動機構だけで実現され得る。すなわち、ワーク内に測定子５１Ａを移動するための移動機構と、測定子５１Ａをワーク内面に向けて移動するための移動機構との２つが測定装置１００に設けられる必要がない。測定子５１Ｂについても同様である。これにより、測定部５０の機構をより簡素化することができる。結果として、測定部５０を安価に製造することが可能になる。
　＜Ｄ．測定装置１００の機能構成＞
　図６を参照して、測定装置１００の機能について説明する。図６は、測定装置１００の機能構成の一例を示す図である。
　図６に示されるように、測定装置１００は、制御装置１０１を含む。制御装置１０１は、測定装置１００内の各種機器を制御する。制御装置１０１は、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、少なくとも１つのＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）、またはそれらの組み合わせなどによって構成される。
　制御装置１０１は、機能構成として、移動制御部１５２と、検知部１５４Ａ，１５４Ｂと、計測部１５６とを含む。以下では、これらの機能構成について順に説明する。
　　（Ｄ１．移動制御部１５２）
　移動制御部１５２は、ワーク内径の測定開始命令を受け付けたことに基づいて、測定部５０Ａおよび測定部５０Ｂのそれぞれに移動指令を出力する。より具体的には、移動制御部１５２は、測定部５０Ａの測定子５１Ａを方向Ｄ１（図４，図５参照）に移動するための移動指令を測定部５０Ａに出力する。並行して、移動制御部１５２は、測定部５０Ｂの測定子５１Ｂを方向Ｄ２（図４，図５参照）に移動するための移動指令を測定部５０Ｂに出力する。
　　（Ｄ２．検知部１５４Ａ）
　検知部１５４Ａは、測定部５０Ａ内の磁気センサ５８による検知信号に基づいて、測定部５０ＡがワークＷに当接したときの測定部５０Ａの長さＬ１を検知する。図６の例では、測定部５０Ａ内の磁気センサ５８による検知信号が、長さＬ１（ｔ）で表わされている。長さＬ１（ｔ）は、時刻ｔにおける測定部５０Ａの長さを表わす。長さＬ１（ｔ）は、測定部５０Ａ内の磁気センサ５８によって周期的に検知され、検知部１５４Ａに順次出力される。
　図７は、検知された長さＬ１（ｔ）の一例をグラフで表わした図である。時刻Ｔ０は、移動制御部１５２が測定部５０Ａの移動を開始した時刻である。
　図７に示されるように、移動制御部１５２が測定部５０Ａを移動している間、長さＬ１（ｔ）は増加していく。その後、測定部５０ＡがワークＷに接触し、測定部５０Ａの長さＬ１（ｔ）が変化しなくなる。検知部１５４Ａは、測定部５０Ａの測定子５１Ａの移動を開始してから予め定められた時間ΔＴが経過したタイミングＴ１において得られた長さＬ１（Ｔ１）を、測定部５０ＡがワークＷに当接したときの測定部５０Ａの長さＬ１として検知する。
　時間ΔＴは、測定部５０ＡがワークＷに当接するタイミングを含むように十分に長く設定される。時間ΔＴは、予め設定されていてもよいし、ユーザによって任意に設定されてもよい。
　なお、測定部５０Ａの長さＬ１の検知方法は、図７の例に限定されない。図８は、検知された長さＬ１（ｔ）の他の例をグラフで表わした図である。時刻Ｔ０は、移動制御部１５２が測定部５０Ａの移動を開始した時刻である。
　図８に示されるように、移動制御部１５２が測定部５０Ａを移動している間、長さＬ１（ｔ）は増加していく。その後、測定部５０ＡがワークＷに接触し、測定部５０Ａの長さＬ１（ｔ）が変化しなくなる。検知部１５４Ａは、測定部５０Ａの長さＬ１（ｔ）の変化量を周期的に算出し、当該変化量が所定値を下回ったタイミングＴ２において、測定部５０Ａの測定子５１ＡがワークＷの内面に当接したと判断する。すなわち、検知部１５４Ａは、タイミングＴ２において得られた長さＬ１（Ｔ２）を、測定部５０ＡがワークＷに当接したときの測定部５０Ａの長さＬ１として検知する。
　　（Ｄ３．検知部１５４Ｂ）
　検知部１５４Ｂは、測定部５０Ｂ内の磁気センサ５８による検知信号に基づいて、測定部５０ＢがワークＷに当接したときの測定部５０Ｂの長さＬ２を検知する。図６の例では、測定部５０Ｂ内の磁気センサ５８による検知信号が、長さＬ２（ｔ）で表わされている。長さＬ２（ｔ）は、時刻ｔにおける測定部５０Ａの長さを表わす。長さＬ２（ｔ）は、測定部５０Ｂ内の磁気センサ５８によって周期的に検知され、検知部１５４Ｂに順次出力される。
　検知部１５４Ｂによる長さＬ２の検知方法は、上述の検知部１５４Ａによる長さＬ１の検知方法と同じである。そのため、検知部１５４Ｂによる長さＬ２の検知方法の説明については繰り返さない。
　　（Ｄ４．計測部１５６）
　図９および図１０を参照して、計測部１５６によるワーク内径の測定方法について説明する。図９および図１０は、Ｚ方向から表わしたワークＷと、Ｙ方向から表わしたワークＷの断面とを示す図である。当該断面は、Ｖ－Ｖ線に沿う断面を表わす。
　まず、計測部１５６は、検知部１５４Ａによって検知された測定部５０Ａの長さＬ１に基づいてワーク内径の一部である幅ｒ１を計測する。より具体的には、計測部１５６は、検知部１５４Ａによって検知された長さＬ１から基準の長さｍ１を差し引く。基準の長さｍ１は、測定部５０の測定開始位置ＰＡ１から予め定められた基準位置ＰＡ２までの距離を表わす。基準位置ＰＡ２は、測定部５０Ａの測定子５１Ａと、測定部５０Ｂの測定子５１ＢとのＸ方向における座標が重なる点である。
　その後、計測部１５６は、下記式（１）に基づいて、ワーク内径の一部である幅ｒ１を計測する。
　ｒ１＝（Ｌ１－ｍ１）ｃｏｓθ１・・・（１）
　式（１）に示される角度θ１は、測定部５０Ａの測定子５１Ａの移動方向Ｄ１と、測定子５１ＡによるワークＷの当接面の直交方向Ｄ３との間の角度を表わす。
　同様に、計測部１５６は、検知部１５４Ｂによって検知された測定部５０Ｂの長さＬ２に基づいてワーク内径の残りである幅ｒ２を計測する。より具体的には、計測部１５６は、検知部１５４Ｂによって検知された長さＬ２から基準の長さｍ２を差し引く。基準の長さｍ２は、測定部５０の測定開始位置ＰＢ１から予め定められた基準位置ＰＢ２までの距離を表わす。基準位置ＰＢ２は、測定部５０Ａの測定子５１Ａと、測定部５０Ｂの測定子５１ＢとのＸ方向における座標が重なる点である。すなわち、基準位置ＰＢ２の所定方向（たとえば、Ｘ方向）における座標値は、基準位置ＰＡ２の当該所定方向における座標値と重なる。
　その後、計測部１５６は、下記式（２）に基づいて、ワーク内径の残りである幅ｒ２を計測する。
　ｒ２＝（Ｌ２－ｍ２）ｃｏｓθ２・・・（２）
　式（２）に示される角度θ２は、測定部５０Ｂの測定子５１Ｂの移動方向Ｄ２と、測定子５１ＢとワークＷとの接触面の直交方向Ｄ４との間の角度を表わす。
　その後、計測部１５６は、下記式（３）に示されるように、式（１）に基づいて算出された幅ｒ１と、式（２）に基づいて算出された幅ｒ２とを加算し、当該加算結果をワーク内径Ｌとして計測する。
　Ｌ＝ｒ１＋ｒ２・・・（３）
　なお、図９および図１０の例では、測定装置１００が２つの測定部５０Ａ，５０Ｂで構成されている例について説明を行なったが、上述のように、測定装置１００は、少なくとも１つの測定部５０で構成されていればよい。測定装置１００が１つの測定部５０で構成されている場合、測定装置１００は、ワーク内径の中心を予め定められた位置に合わせた状態でワーク内径の半径（上記幅ｒ１に相当）を測定し、当該半径を２倍することでワーク内径を測定する。この場合、基準位置ＰＡ２は、ワーク内径の中心上の位置である。
　また、測定装置１００が２つの測定部５０Ａ，５０Ｂで構成されている場合であっても、測定装置１００は、ワーク内径の中心を予め定められた位置に合わせた状態でワーク内径を測定してもよい。この場合、測定装置１００の制御装置１０１は、測定部５０Ａの測定子５１ＡをワークＷの内面に当接させるための測定子５１Ａの移動制御処理と、測定部５０Ｂの測定子５１ＢをワークＷの内面に当接させるための測定子５１Ｂの移動制御処理とを、ワーク内径の中心を予め定められた位置に合わせた状態で実行する。測定部５０Ａによって計測される上記幅ｒ１と、測定部５０Ｂによって計測される上記幅ｒ２とは、略同じになる。
　測定されたワーク内径Ｌは、様々な用途で用いられる。ある局面において、測定装置１００は、測定したワーク内径Ｌが予め設定された許容範囲に含まれているか否かを判断する。測定装置１００は、測定したワーク内径Ｌが予め設定された許容範囲に含まれていない場合には、ワークＷが意図した通りに加工されていないものとして警告を出力する。
　他の局面において、測定装置１００は、測定部５０をワークＷの内面に当接した状態でワークＷを回転し、順次計測されるワーク内径Ｌに基づいて、ワークＷの内面形状を表わすプロファイルを出力する。測定装置１００は、計測対象のワークＷのプロファイルと基準ワークのプロファイルとを比較し、当該比較結果に基づいて、計測対象のワークＷが意図した通りに加工されているか否かを判断する。
　＜Ｅ．測定装置１００の装置構成＞
　図１１を参照して、測定装置１００のハードウェア構成の一例について説明する。図１１は、測定装置１００の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。
　測定装置１００は、測定部５０と、制御装置１０１と、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）１０３と、通信インターフェイス１０４と、表示インターフェイス１０５と、入力インターフェイス１０９と、サーボドライバ１１１Ａ，１１１Ｂと、サーボモータ１１２Ａ，１１２Ｂと、エンコーダ１１３Ａ，１１３Ｂと、ボールねじ１１４Ａ，１１４Ｂと、記憶装置１２０とを含む。
　制御装置１０１は、ワーク内径を測定するための測定プログラム１２２など各種プログラムを実行することで測定装置１００の動作を制御する。制御装置１０１は、測定プログラム１２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、記憶装置１２０からＲＯＭ１０２に測定プログラム１２２を読み出す。ＲＡＭ１０３は、ワーキングメモリとして機能し、測定プログラム１２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。
　通信インターフェイス１０４には、ＬＡＮやアンテナなどが接続される。測定装置１００は、通信インターフェイス１０４を介して、外部の通信機器との間でデータをやり取りする。外部の通信機器は、たとえば、ワークＷを加工する工作機械や、サーバーや、その他の通信端末などを含む。測定装置１００は、当該通信端末から測定プログラム１２２をダウンロードできるように構成されてもよい。
　表示インターフェイス１０５は、ディスプレイ１３０などの表示機器と接続され、制御装置１０１などからの指令に従って、ディスプレイ１３０に対して、画像を表示するための画像信号を送出する。ディスプレイ１３０は、たとえば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、またはその他の表示機器である。
　入力インターフェイス１０９は、入力デバイス１３１に接続され得る。入力デバイス１３１は、たとえば、ディスプレイ１３０に設けられるタッチパネル、マウス、キーボード、またはユーザ操作を受け付けることが可能なその他の入力機器である。
　サーボドライバ１１１Ａは、制御装置１０１から目標回転速度（または目標位置）の入力を逐次的に受け、サーボモータ１１２Ａが目標回転速度で回転するようにサーボモータ１１２Ａを制御する。より具体的には、サーボドライバ１１１Ａは、エンコーダ１１３Ａのフィードバック信号からサーボモータ１１２Ａの実回転速度（または実位置）を算出し、当該実回転速度が目標回転速度よりも小さい場合にはサーボモータ１１２Ａの回転速度を上げ、当該実回転速度が目標回転速度よりも大きい場合にはサーボモータ１１２Ａの回転速度を下げる。このように、サーボドライバ１１１Ａは、サーボモータ１１２Ａの回転速度のフィードバックを逐次的に受けながらサーボモータ１１２Ａの回転速度を目標回転速度に近付ける。サーボドライバ１１１Ａは、ボールねじ１１４Ａに接続されるテーブル３０（図１参照）をＸ軸方向に沿って移動し、テーブル３０をＸ軸方向の任意の位置に移動する。
　同様のモータ制御により、サーボドライバ１１１Ｂは、ボールねじ１１４Ｂに接続されるテーブル３０を駆動し、テーブル３０をＹ軸方向の任意の位置に移動する。
　記憶装置１２０は、たとえば、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体である。記憶装置１２０は、測定プログラム１２２、パラメータ１２４、幅情報１２６などを格納する。パラメータ１２４は、たとえば、角度θ１，θ２（図５参照）と、測定開始位置ＰＡ１，ＰＢ１と、基準位置ＰＡ２，ＰＢ２とを含む。幅情報１２６には、測定されたワーク内径Ｌの履歴情報である。測定プログラム１２２、パラメータ１２４、および幅情報１２６の格納場所は、記憶装置１２０に限定されず、制御装置１０１の記憶領域（たとえば、キャッシュ領域など）、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。
　測定プログラム１２２は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う制御処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う測定プログラム１２２の趣旨を逸脱するものではない。さらに、測定プログラム１２２によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバーが測定プログラム１２２の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で測定装置１００が構成されてもよい。
　＜Ｆ．測定部５０の変形例１＞
　図１２は、上述の測定部５０の変形例を示す図である。図１２には、測定部５０の変形例である測定部５０Ｃが示されている。
　測定部５０Ｃは、軸部６１（第１軸部）および軸部６２（第２軸部）をさらに含む。軸部６２の一端は、軸部６１に繋がっている。軸部６２の他端は、測定子５１に繋がっている。軸部６１は、方向Ｄ１に沿って移動するように構成されている。測定子５１によるワークＷの当接面の直交方向Ｄ５と軸部６２の軸方向との間の角度θ１は、直交方向Ｄ５と軸部６１の軸方向との間の角度θ２よりも大きい。
　角度θ１が角度θ２よりも大きいため、測定装置１００は、測定子５１をワークＷのより奥に挿入することができ、より深い部分の幅を計測することができる。
　＜Ｇ．測定部５０の変形例２＞
　上述の例では、測定部５０の軸部５２（図３参照）が固定されている前提で説明を行なったが、測定部５０の軸部５２は、任意の方向に駆動可能に構成されてもよい。これにより、測定装置１００は、ワークＷの形状や測定位置に合わせて軸部５２の角度を調整することができ、様々な形状のワークＷの幅を計測することができる。
　＜Ｈ．測定装置１００の変形例＞
　上述の測定装置１００は、ワークＷを加工するための工作機械に搭載されてもよい。当該工作機械は、マシニングセンタであってもよいし、旋盤であってもよいし、その他の切削機械や研削機械であってもよい。
　工作機械には、ワークＷを加工するための種々の工具が搭載されている。当該工具がワークＷを加工することで、ワークＷの内側に第１面部分と第２面部分とが形成される。工作機械によって加工されたワークＷは、測定装置１００に搬送される。測定装置１００は、工作機械によって形成されたワークＷの第１面部分と当該第２面部分との間の幅を計測する。
　このように、測定装置１００と工作機械とが一体的に構成されることで、ワークＷを加工しながらワーク内径を測定できるなど、ワークＷの加工時における利便性が改善される。
　＜Ｉ．まとめ＞
　以上のようにして、測定部５０の移動機構は、ワークＷとの接触面の直交方向に対して所定角度（＜９０度）傾いた方向に測定子５１を移動する。このように、測定子５１がワークＷとの当接面に対して斜めに移動するように構成されることで、ワーク内径の計測が一方向の移動機構だけで実現され得る。すなわち、鉛直方向に測定子５１を移動する移動機構と、ワークＷの当接面に向けて測定子５１を移動する移動機構との２つが測定装置１００に設けられる必要がない。これにより、測定部５０の機構をより簡素化することができる。結果として、測定部５０を安価に製造することが可能になる。
　今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
　２０　筐体、３０　テーブル、５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ　測定部、５１，５１Ａ，５１Ｂ　測定子、５２，６１，６２　軸部、５３　筒部、５４　ダンパー、５５　バネ、５６　ピストン、５７　磁気スケール、５８　磁気センサ、５９　空気挿入口、１００　測定装置、１０１　制御装置、１０２　ＲＯＭ、１０３　ＲＡＭ、１０４　通信インターフェイス、１０５　表示インターフェイス、１０９　入力インターフェイス、１１１Ａ，１１１Ｂ　サーボドライバ、１１２Ａ，１１２Ｂ　サーボモータ、１１３Ａ，１１３Ｂ　エンコーダ、１１４Ａ，１１４Ｂ　ボールねじ、１２０　記憶装置、１２２　測定プログラム、１２４　パラメータ、１２６　幅情報、１３０　ディスプレイ、１３１　入力デバイス、１５２　移動制御部、１５４Ａ，１５４Ｂ　検知部、１５６　計測部。

Claims (10)

  1. 　ワークの内側の第１面部分と第２面部分との間の幅を測定するための測定装置であって、
    　第１測定部を含む１つ以上の測定部を備え、
    　前記第１測定部は、
    　　前記第１面部分に当接され得る第１測定子と、
    　　前記第１測定子の位置に相関する位置指標を検知するための第１センサと、
    　　前記第１面部分の直交方向に対して９０度未満の所定角度傾いた第１方向に前記第１測定子を移動し、前記第１測定子を前記第１面部分に当接させるための第１移動機構とを含み、
    　前記測定装置を制御するための制御装置をさらに備え、
    　前記制御装置は、
    　　前記幅の中心を予め定められた位置に合わせた状態で前記第１移動機構を制御することで前記第１測定子を前記第１方向に移動し、
    　　前記第１測定子が前記第１面部分に当接している間に前記第１センサによって検知される前記第１測定子の位置指標に基づいて、前記幅を計測する、測定装置。
  2. 　ワークの内側の第１面部分と第２面部分との間の幅を測定するための測定装置であって、
    　第１測定部と第２測定部とを含む２つ以上の測定部を備え、
    　前記第１測定部は、
    　　前記第１面部分に当接され得る第１測定子と、
    　　前記第１測定子の位置に相関する位置指標を検知するための第１センサと、
    　　前記第１面部分の直交方向に対して９０度未満の所定角度傾いた第１方向に前記第１測定子を移動し、前記第１測定子を前記第１面部分に当接させるための第１移動機構とを含み、
    　前記第２測定部は、
    　　前記第２面部分に当接され得る第２測定子と、
    　　前記第２測定子の位置に相関する位置指標を検知するための第２センサと、
    　　前記第２面部分の直交方向に対して９０度未満の所定角度傾いた第２方向に前記第２測定子を移動し、前記第２測定子を前記第２面部分に当接させるための第２移動機構とを含み、
    　前記測定装置を制御するための制御装置をさらに備え、
    　前記制御装置は、
    　　前記第１移動機構を制御することで前記第１測定子を前記第１方向に移動するとともに、前記第２移動機構を制御することで前記第２測定子を前記第２方向に移動し、
    　　前記第１測定子が前記第１面部分に当接している間に前記第１センサによって検知される前記第１測定子の位置指標と、前記第２測定子が前記第２面部分に当接している間に前記第２センサによって検知される前記第２測定子の位置指標とに基づいて、前記幅を計測する、測定装置。
  3. 　前記第１面部分の直交方向と前記第１方向との間の角度は、前記第２面部分の直交方向と前記第２方向との間の角度と等しい、請求項２に記載の測定装置。
  4. 　前記第１面部分と前記第２面部分との間の前記幅は、前記ワークに形成されている溝の幅である、請求項２または３に記載の測定装置。
  5. 　前記制御装置は、前記第１測定子を前記第１面部分に当接させるための前記第１移動機構の制御処理と、前記第２測定子を前記第２面部分に当接させるための前記第２移動機構の制御処理とを、前記幅の中心を予め定められた位置に合わせた状態で実行する、請求項２または３に記載の測定装置。
  6. 　前記第１面部分と前記第２面部分との間の前記幅は、前記ワークの内径である、請求項５に記載の測定装置。
  7. 　前記第１測定部は、
    　　第１軸部と、
    　　第２軸部とをさらに含み備え、
    　前記第２軸部の一端は、前記第１軸部に繋がっており、
    　前記第２軸部の他端は、前記第１測定子に繋がっており、
    　前記第１軸部は、前記第１方向に沿って移動するように構成されており、
    　前記第１面部分の直交方向と前記第２軸部の軸方向との間の角度は、前記第１面部分の直交方向と前記第１軸部の軸方向との間の角度よりも大きい、請求項１～６のいずれか１項に記載の測定装置。
  8. 　前記制御装置は、
    　　前記第１測定子の移動を開始してから予め定められた時間が経過したタイミングにおいて、前記第１測定子が前記第１面部分に当接していると判断し、
    　　前記タイミングにおいて前記第１センサから得られた前記第１測定子の位置指標を前記幅の計測に用いる、請求項１～６のいずれか１項に記載の測定装置。
  9. 　前記制御装置は、
    　　前記第１測定子の移動中に前記第１センサによって順次検知される前記第１測定子の位置指標の変化量が所定値を下回ったタイミングにおいて、前記第１測定子が前記第１面部分に当接していると判断し、
    　　前記タイミングにおいて前記第１センサから得られた前記第１測定子の位置指標を前記幅の計測に用いる、請求項１～７のいずれか１項に記載の測定装置。
  10. 　請求項１～９のいずれか１項に記載の測定装置を備える工作機械であって、
    　前記第１面部分および前記第２面部分を前記ワークに形成するための工具を備える、工作機械。
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