JP2590531B2 - ねじ軸有効径のインプロセス測定方法および装置 - Google Patents

ねじ軸有効径のインプロセス測定方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ねじ軸の有効径をねじ軸の研削加工中に測
定し、加工動作中の加工工具の切込み送りを制御するね
じ軸有効径のインプロセス測定方法およびこの測定方法
を実施するのに用いられるインプロセス測定装置に関す
る。
〔従来技術〕
各種送り装置に用いられる親ねじやボールねじ等のね
じ軸有効径を測定するには、従来、ねじ軸の両端を水平
に支持し、人手によりその直径方向から2つの接触子を
ねじ溝のフランクに当てて測定する方法があるが、これ
は手動測定であって能率が悪く、精度の点でも人為的な
バラツキが生じ、また作業者の疲労度も大きい。
ねじ軸有効径測定の自動化を狙ったものとしては、例
えば特開昭56−26202号公報、あるいは特開昭62−54102
号公報に示される装置が知られている。前者は、両端を
水平に支持された被測定ねじ軸をまたぐようにU字状の
ゲージ本体を設け、その両端部に検出器およびアンビル
から成る測定器を取り付けたものであって、前記測定器
の先端の球形接触子を前記ねじ軸の両フランクに所定の
圧力をもって当接せしめ、前記ねじ軸の回転と、前記ゲ
ージ本体のねじ軸軸方向の相対移動とによってねじ軸の
有効径を自動測定する。また後者の特開昭62−54102号
の測定装置は、同様に被測定ねじ軸をまたぐようにU字
状のゲージ本体の両端部に測定器を取り付け、そのゲー
ジ本体に前記ねじ軸のリード角変化、リード量変化およ
び軸たわみの変化に対応する3方向の自由度を付与せし
め、この3方向の自由度のうちの少なくとも2方向の自
由度として、前記ねじ軸に直角でかつ互いにほぼ90゜を
成している2つの軸芯と、前記ねじ軸に平行な軸芯の3
つの軸芯のうちの2つの軸芯を中心とした旋回による自
由度を与えて構成している。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来のねじ軸自動有効径測定装置は、いずれ
も加工の終ったねじ軸を検査の目的で加工装置とは別体
の測定装置の支持機構部に取り付けて測定するものであ
り、その測定結果を直ちにねじ軸の溝加工に反映させる
には難がある。即ちこれらの測定手段は、手動測定の場
合と同様に一対の測定子でねじ軸を直径方向に挾み付け
る2点測定であり、さらに3自由度をもたせるために構
成が複雑かつ大型化し、加工装置と測定装置を一体にし
て用いる場合にも加工工具の付近に測定装置を配置する
ことは難しく、この点でもねじ溝の加工中にそのねじ軸
の有効形を測定する、いわゆるインプロセス測定に適用
するには問題がある。
本発明は測定子を1本としかつこれを被加工ねじ軸に
対して加工工具と反対側に配置し、加工工具と測定子で
被加工ねじ軸を挾みつけるようにし、これによってスペ
ース上の制約を受けずにインプロセス測定を可能した測
定方法およびインプロセス測定装置を提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明におけるねじ軸有効径のインプロセス測定方法
は、測定子を被加工ねじ軸の加工工具の支持台に連結し
て一体化し、前記ねじ軸の加工中に該ねじ軸の加工点の
反対側のねじ溝に前記測定子を接触させて前記ねじ軸を
前記加工工具と前記測定子ではさみ付け、かつ前記ねじ
軸を軸回転動作と共に軸方向に移動させつつ該ねじ軸の
径方向変位を検出し、この変位信号によって前記加工工
具の切込量を制御し得るようにしたものである。
また本発明によるねじ軸有効径測定装置は、被加工ね
じ軸の加工工具支持台に該ねじ軸をまたぐように枢着さ
れかつ該ねじ軸の軸線に垂直な平面内で旋回可能となっ
た測定子位置決め用1軸テーブルと、前記測定子位置決
め用1軸テーブルを前記ねじ軸の上方へ旋回させる駆動
装置と、前記加工工具に対して前記ねじ軸の加工点の反
対則のねじ溝に接触するように配置された測定子と、前
記測定子を前記ねじ軸の軸方向およびこれと直角な水平
方向に弾性変位可能に前記測定子位置決め用1軸テーブ
ルに連結する弾性支持機構と、前記測定子の変位から前
記加工工具の切込量の補正値を演算する演算処理装置と
を有して構成される。
〔実施例〕
次に、本発明を、図面を参照して実施例につき説明す
る。
第2図は、本発明をねじ研削盤に適用した実施例の前
面側からみた概略的な斜視図であり、第1図は本発明の
実施例に係るねじ軸有効径のインプロセス測定装置を、
その測定および研削動作中の状態で示した側面図であ
る。第2図に示すように研削盤の本体(ベッド)1上を
左右に往復移動するテーブル2の主軸台4に、ねじ溝の
研削加工およびその有効径測定を行うねじ軸(ワーク)
3がその両端で水平に支持され、また前記ベッド1側に
砥石軸を軸支した砥石台5が装着されている。ワーク3
をはさんで砥石車5とほぼ180゜反対側、即ちベッド1
の前面側に、後述する測定子8が配置されている。測定
子8は測定子位置決め用1軸テーブル11および旋回板30
によって砥石台5に連結され、砥石車6と測定子8とで
ワーク3を両側からはさみ付けた状態でワーク3の回転
移動とともにワークの研削加工およびねじ軸有効径の測
定が行われる。
第3図は第1図のA部の拡大側面図であり、第4図は
第3図の矢視Fからみた正面図、第5図は第4図の矢視
Gからみた側面図である。第1図および第3図〜第5図
を参照して測定子8の支持構造を詳しく説明する。砥石
車6を軸支した砥石台8の前部に、砥石車6の側面に近
接してかつワーク3をまたぐように、旋回板30が枢軸30
aを中心に上方へ旋回可能に枢着されており、また砥石
台5の上部にエアシリンダ装置12が枢着されている。エ
アシリンダ装置12のピストンロッド13の先端は旋回板30
の背部(上部)に枢着され、また旋回板30の側部に測定
子位置決め用1軸テーブル11が固着されている。前記測
定子位置決め用1軸テーブル11には後述の如く測定子8
が弾性支持の状態で取り付けられている。エアシリンダ
装置12の作動により旋回板30は測定子8を保持したまま
第6図(b)の測定準備位置から第6図(a)の非測定
時の退避位置へと旋回動し得るようになっている。14は
旋回板30が測定時の位置へ下降したときの位置決め用ス
トッパであり、砥石台5に調整可能に装着されている。
旋回板30に取り付けられた測定子位置決め用1軸テーブ
ル11はパルスモータ33により第6図(b)から第6図
(c)の測定開始位置へと制御されて前後方向に移動可
能である。
測定子位置決め用1軸テーブル11には該位置決め用1
軸テーブル11を貫通して垂直方向に沿って移動可能な、
つまり該位置決め用1軸テーブル11の測定動作位置にお
いて上下方向に移動可能な上下スライドブロック15が設
けられており、この上下スライドブロック15の下部に測
定子位置決め用1軸テーブル11の伸長方向、つまり研削
盤の前後方向に水平に移動可能な前後スライドブロック
16が設けられ、さらにこの前後スライドブロック16に前
記ワークの伸長方向、つまり研削盤の左右方向に水平に
移動可能な左右スライドブロック17が設けられている。
これらのスライドブロック15,16,17は公知の手動ねじ送
りの機構によって上述したそれぞれの方向に移動可能で
あり、またそれぞれ所定の位置にボルトの締め込みによ
るクランプが可能である。15aはその場合の上下方向送
りねじ、15bは上下方向クランプボルト、16aは前後方向
送りねじ、16bは前後方向クランプボルト、17aは左右方
向送りねじ、17bは左右方向クランプボルトである。
第4図および第5図を参照すれば、測定子位置決め用
1軸テーブル11の下面に前記スライドブロックに隣接し
てブラケット18が固着され、このブラケット18の先端
(下端)に測定子位置決め用近接スイッチ19が装着され
ている。なおブラケット18は3体に分割されて連結さ
れ、上下、左右および前後の方向に位置調整可能となっ
ている。前記近接スイッチ19は後述する測定子8と略同
じ高さ位置に隣接して設置されかつ前記ブラケット18に
対して前後方向に位置調整可能である。
左右スライドブロック17の下部はそのスライドガイド
17cから部分的に露出しており、この露出した左右スラ
イドブロック下部に、それぞれ前記ワーク3(第1図)
の長さ方向に板面を向けた一対の測定子フローティング
用平行板ばね20が垂直下方へのびるように連結されてい
る。この平行板ばね20の下端にはフローティングブロッ
ク21が固着され、さらにこのフローティングブロック21
に、同様に垂直下方へのびかつ研削盤前面に対面するよ
うに板面を向けた一対の測定方向微小変位用平行板ばね
22が固着されている。
第3図に最もよく示されるように測定方向微小変位用
平行板ばね22の下部には、先端に接触片8aを備えた測定
子8が水平に固着されている。測定子8の接触片8aは、
前記平行板ばね22のばね力により、測定対象のねじ軸
(ワーク)3のねじ溝フランクに適切な測定圧で接触し
得るような大きさおよび形状に形成され、例えばねじ軸
3がボールねじ軸である場合にはこのボールねじ装置に
組み込まれるボールと同じサイズの超硬ボールで構成さ
れる。測定子8の後端は、前記左右スライドブロック17
の平行板ばね20の支持部に固着されたブラケット23に保
持された電気マイクロメータ24に当接し、これによって
測定子先端の接触片8aの前後方向変位が該電気マイクロ
メータ24を介して取り出される。なお、前記接触子8aは
砥石車6によるワーク3の研削加工点から180゜(半リ
ード)遅れた位置でねじ軸のねじ溝に接触し、その測定
圧を与える前記平行板ばね22と垂直な位置関係にある前
記測定子フローティング用平行板ばね20は研削加工中の
ワーク3の酔歩が測定に影響を与えないように測定子8
をフローティング支持するものであり、これによって接
触子8aの左右方向(ねじ軸軸方向)のずれはこの平行板
ばね20により吸収され、ワーク3の半径方向変位のみが
測定される。なお、本実施例においては接触子8をワー
ク3の研削加工点から180゜遅れた位置に配置した例を
示したが、180゜より多少ずれた位置に接触子8を配置
してもよい。
次に上記構成の測定装置でねじ軸3のインプロセス測
定動作を説明する。まずねじ軸の研削加工および有効径
測定に先立ち、第6図(c)の状態でスライドブロック
15,16,17を用いて測定子を高さ方向、前後方向、左右方
向に調整し、ねじ軸3のねじ溝に接触片8aが軽く接触す
るように近接スイッチ19と測定子8との位置関係を設定
する。この調整後、一旦測定子位置決め用1軸テーブル
11を第6図(b)の測定準備位置の状態にし、さらに第
6図(a)の退避位置の状態に戻し、砥石台5とともに
測定子全体をねじ軸3の加工開始端側へもたらす。研削
を開始すると、研削盤のワーク送りテーブル2のドグ32
と係合して作動する研削盤テーブル位置検出用スイッチ
31(第2図)によって位置確認後、第6図(a)から同
図(b)へ、さらに同図(c)への動作を行う。第6図
(b)から同図(c)への動作は測定子位置決め用1軸
テーブル11が前進しているところであり、測定子位置決
め用近接スイッチ19がねじ軸3の外径を検出すると該1
軸テーブル11は停止する。砥石車6の切込送り量のわず
かな変動やねじ軸3の酔歩あるいはねじ軸の曲りによる
研削量の変動があっても、測定子は前述した平行板ばね
20,22によりねじ軸に対して押し付けられているので、
接触片8aがねじ軸3のねじ溝から離間することはない。
接触片8aの接触による測定子8の変位は電気マイクロメ
ータにより取り出され、増巾器29,A/D変換器25を経て演
算処理装置26により、ねじ軸有効径の不同が算出され、
砥石台の切込量の補正指令が出力され、また測定結果が
CRT表示部27およびプロッタ28に表示される。この場合
の補正量は、測定開始直後のデータを基準値として記憶
され、順次とり込まれる測定値と比較して常に測定開始
直後の基準値と同寸法になるように砥石台切込送りパル
スモータが制御される。砥石修正および1ストロークの
研削が終了すると測定子を保持した測定子位置決め用1
軸テーブル11が後退し、同時に全体が上方へ回転、退避
する(第6図(a)→(b)→(c)参照)。そして再
びテーブル位置検出用近接スイッチ31による位置確認
後、第6図(a)から(b)、さらに(c)の動作を行
い、加工および測定を再開する。このようにしてワーク
の加工機上にてインプロセス測定がなされ、測定データ
を基に有効径の不同を修正するためのフィードバック測
定、加工が可能となる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、加工工具が被測
定物に接触している一方の接触子と同等となり、工具と
180゜対向した位置に他方の接触子を当てるだけでよ
く、構造が簡略となり、スペース上の制約が少なく、イ
ンプロセス測定が可能となる。測定子自体は柔軟な平行
2枚の板ばねの組み合せで支持されているのでワーク軸
方向、前後方向に抵抗なく追従し、測定子先端の摩耗も
少なく、被加工物にも損傷を与えない。この装置を使用
することにより、加工中に有効径を測定しながら研削が
可能なので、ねじ軸の寸法精度向上に寄与すると共に、
今迄の研削のように加工物の加工後測定して手直しする
ような状態で研削加工する必要がないので、研削能率は
向上し、従ってコスト低下にもつながる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係るねじ軸有効径のインプロ
セス測定装置の側面図、第2図は本発明をねじ研削盤に
適用した実施例の概略的な一部裁断した斜視図、第3図
は第1図のA部の拡大側面図、第4図は第3図の矢視F
からみた正面図、第5図は第4図の矢視Gからみた側面
図、第6図(a),(b),(c)は旋回板と位置決め
用1軸テーブルとの動作を説明するための側面図であ
る。 3……ねじ軸(ワーク)、5……砥石台、 6……砥石車、8……測定子、8a……接触片、 11……測定子位置決め用1軸テーブル、 12……エアシリンダ装置、 15……上下スライドブロック、 16……前後スライドブロック、 17……左右スライドブロック、 18,23……ブラケット、 19……測定子位置決め用近接スイッチ、 20……測定子フローティング用平行板ばね、 21……フローティングブロック、 22……測定方向微小変位用平行板ばね、 24……電気マイクロメータ、 25……A/D変換器、26……演算処理装置、 30……旋回板、 31……研削盤テーブル位置検出用スイッチ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】測定子を被加工ねじ軸の加工工具の支持台
    に連結して一体化し、前記ねじ軸の加工中に該ねじ軸の
    加工点の反対側のねじ溝に前記測定子を接触させて前記
    ねじ軸を前記加工工具と前記測定子ではさみ付け、かつ
    前記ねじ軸を軸回転動作と共に軸方向に移動させつつ該
    ねじ軸の径方向変位を検出し、この変位信号によって前
    記加工工具の切込量を制御することを特徴とするねじ軸
    有効径のインプロセス測定方法。
  2. 【請求項2】被加工ねじ軸の加工工具支持台に該ねじ軸
    をまたぐように枢着されかつ該ねじ軸の軸線に垂直な平
    面内で旋回可能となった測定子位置決め用1軸テーブル
    と、前記測定子位置決め用1軸テーブルを前記ねじ軸の
    上方へ旋回させる駆動装置と、前記加工工具に対して前
    記ねじ軸の加工点の反対側のねじ溝に接触するように配
    置された測定子と、前記測定子を前記ねじ軸の軸方向お
    よびこれと直角な水平方向に弾性変位可能に前記測定子
    位置決め用1軸テーブルに連結している弾性支持機構
    と、前記測定子の変位から前記加工工具の切込量の補正
    値を演算する演算処理装置とを有することを特徴とする
    ねじ軸有効径のインプロセス測定装置。
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