JPS6120802A - ワ−ク計測方法および装置 - 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】 産業上東机且分見 本発明はワーク計測方法および装置に関するものであり
、更に詳しくは、ワークの寸法を計測するための測定球
の変位量に応じてフイーラ支持部位からの空気の漏れ量
を制御し、該空気の漏れによる背圧の変化を利用してワ
ークと測定球との接触信号を出力させるワーク計測方法
および装置に関するものである。

従沫包肢血 タッチセンサとして周知の三軸接触検出器を用いて各種
の自動計測が行われている。自動計測の一例として、以
下、ワークの穴中心位置の測定要領を説明する。第４図
および第５図に示すように、数値制御工作機械、例えば
マシニングセンタの送り軸を駆動して、主軸に装着され
たタッチセンサ（２）をＸ軸のプラス方向もしくはマイ
ナス方向に移動させる。ワーク（１）と接触した瞬間に
前記タッチセンサからタッチ・トリガー信号が発信され
、このときの数値制御工作機械の移動量かムワークのＸ
軸方向の長さ、もしくは幅中心が求められる。Ｘ軸方向
に沿っても同様の計測動作を行うことにより、ワーク（
１）の穴径もしくは穴中心位置の測定が可能となる。

タッチセン＋（２）は、種々の構造のものが市販されて
いるが、既存のタッチセンサ（２）の基本的な測定原理
は、該タッチセンサの先端に取付けられた測定球（３）
がワーク（１）に接触した際に生じる変位を利用して電
気的導通をＯＮ・ＯＦＦするものが主流を占めている。

しかしながら、このような測定原理に依る場合は、電気
的導通を利用していることに起因して、前記タッチセン
サを含む計測バーの全体構造が複雑化し、しかもタッチ
センサ（２）から発信される電気的な検知信号を数値制
御工作機械の主軸頭に伝達するための電気信号授受装置
が必要となる。

一方、タッチセンサ（２）は、一般に、工具と同一の形
状寸法を有するシャンク部に取付けられ且つ、自動工具
交換装置（Ａｕｔｏｎ＋ａｔｉｃ　ＴｏｏｌＣｈａｎｇ
ｅｒ、　ＡＴＣと略称）により、数値制御工作機械の主
軸と工具マガジンの間を自動的に移動するため、非接触
形の電気信号授受装置を備えている必要がある。斯かる
非接触形の電気信号授受装置としては、電磁誘導を利用
したものやフォトダイオードを使用したもの等が知られ
ているが、ワークの加工現場にこのような形式の電気信
号授受装置を設置すると、鋳物の微粉末やワークの切り
屑等が付着し、誤信号が発信される虞れがある。

べ　′　しよ°とする　　占 本発明は、公知のフォトダイオードや電磁誘導を利用し
た非接触形の電気信号授受装置によってワークの寸法を
計測する際に問題となっていた上記の如き不都合を解消
し得る、圧縮空気の圧力の変化をワーク計測の出力信号
として使用する新規なワーク計測方法および装置を提供
することをその主要な目的とするものである。

本発明の他の主要な目的は、構造の簡易性と計測の精度
を向上せしめた、電気的な検知信号の代わりに圧縮空気
の圧力信号を使用する三輪接触検出器を提供することに
ある。

”るための 上記目的に鑑みて本発明は、ワーク（１０）の寸法を計
測するための測定球’（１１）の変位に応じて測定バー
本体（１２）のツイータ支持部位（１３）からの空気流
の漏れ量を変化せしめ、該空気流の漏れによるツイータ
（１４）への背圧の変化を検出してワーク（１０）と測
定球（１１）との接触信号を出力させるワーク計測方法
を第１の要旨とするものである。

更に本発明は、自動工具交換装置（ＡＴＣ）により工作
機械の主軸（１５）に装着されるワーク（１０）計測用
の測定バー（１６）に於いて、測定バー本体（１２）の
内部に空気導入口（１７）からツイータ支持部位（１３
）に向かって延びる圧縮空気の流路（１８）を形成する
と共に、前記測定バー本体（１２）の先端にツイータ（
１４）の基端部に設けられたテーバ状係合面（１９）を
支持。

するテーバ状座面（２０）を形成し、またツイータ（１
４）のテーバ状係合面（１９）を加圧スプリング（２１
）による付勢下に前記テーバ状座面（２０）に対し軸線
方向に沿って変位自在に対向配置して三軸接触検出器を
形成してなるワーク計測装置を第２の要旨とするもので
ある。

大隻桝 数値制御工作機械、例えばマシニングセンタ（Ｍ）の主
軸（１５）内へ嵌着するシャンク（２２）の形状ならび
に寸法を汎用の工具（図示省略）と略同−に構成した測
定バー（１６）は、数値制御プログラムに従って工具マ
ガジン（図示省略）内から自動的に呼び出され、前記マ
シニングセンタ（Ｍ）の主軸（１５）に装着し得るよう
になっている。

第１図は本発明装置の主要部分を構成する三輪接触検出
器の部分縦断面図であり、主軸頭（２３）内には前記測
定バー（１６）を嵌装固着してなる主軸（１５）が支承
されている。測定バー本体（１２）は、その基端部に形
成されたシャンク（２２）を主軸（１５）のテーパ部（
２４）に嵌着させることによって一定のワーク計測位置
を確保し得るように構成されてい。一方、測定バー本体
（１２）の先端部には、加圧スプリング（２１）７によ
り常時軸線方向前方に向かって押圧されるツイータ（１
４）が、該ツイータの基端部に設けられたテーパ状係合
面（１９）を前記測定バー本体（１２）の先端部に形成
されたテーパ状座面（２０）に密着させた状態で配置さ
れている。ツイータ（１４）の先端には、ワーク（１０
）の寸法を測定するための測定球（１１）がワーク（１
０）と接触自在に取付けられている。測定バー（１６）
には、系外の図示しない圧空源から供給された圧縮空気
を測定バー本体（１２）の先端に形成された空気室（２
４）内に導入するためのアーム（２５）が、該測定バー
本体（１２）から突出した状態で取付けられており、該
アーム（２５）からは更にロンド（２６）が前記測定バ
ー本体（１２）と軸線の方向を略一致させて突出してい
る。測定バー本体（１２）　、アーム（２５）ならびに
ロンド（２６）の内部には、接続口（２７）から導入さ
れた圧縮空気を前記空気室（２４）に供給するための空
気流路（１８）、（２８ａ）および（２８ｂ）が連通状
態で設けられている。参照番号（２９）は圧縮空気中の
一埃等を除去するために前記空気流路内に配設されたフ
ィルタであって、これに関連して空気漏れを防止する目
的で該空気流路内の所定の位置には公知のＯ・リングが
嵌装固着されている。一方、マシニングセンタ゛（Ｍ）
の主軸、＠　（２３）側には、測定バー（１６）を自動
工具交換装置（ＡＴＣ）により主軸（１５）に自動装着
した際、系外の圧空源から供給された圧縮空気を測定バ
ー（１６）内に供給するための接続装置が設けられてい
る。即ち、ベースプレート（３０）とキャンプ（３１）
の間には、Ｘ−Ｙ平面内に於いて僅かの遊隙（３２）を
保持して摺動自在に支持されたブツシュ（３３）が設け
られており、該ブツシュの内径穴内にはスプリング（３
４）によって押圧されブツシュ（３３）の軸線方向に沿
って摺動可能なスライダ（３５）が配設されている。

測定バー（１６）が主軸（１５）に装着されていない状
態に於いては、スライダ（３５）はスプリング（３４）
による付勢下に前方へ押圧され、このため該スライダの
側胴部に開口端を有する空気導通孔（３６）は閉鎖状態
に維持されている。

従って、測定バー（１６）が装着されていないときは接
続口（２７）からの圧縮空気の供給は遮断状態となる。

これに対し測定バー（１６）が主軸（１５）に装着され
ている状態に於いては、ロンド（２６）の先端部がスラ
イダ（３５）の先端部と接触し、そのままの状態でスラ
イダ（３５）を軸線方向に沿って後退させる。スライダ
（３５）の後朋動作の進行につれて空気導通孔（３６）
は閉鎖状態から導通状態に移行し、測定バー（１６）の
装着が完了した時点で、接続口（２７）から供給された
圧縮空気は測定バー本体（１２）　、アーム（２５）な
らびにロンド（２６）内の空気流路（２８ｂ　）、（２
８ａ）および（１８）を経て空気室（２４）内に導入さ
れる。尚、ブツシュ（３３）をｘ−ｙ平面内に於いて摺
動自在な構造にしたのは、測定バー（１６）を主軸（１
５）に装着する際のロンド（２６）の位置決め誤差の影
響を排除するためで、ロンド（２６）がブツシュ（３３
）内に円滑に装入され得るように、該ロンドならびにブ
ツシュの先端部には干渉排除用のテーパ部が設けられて
いる。

以下、本発明装置の作動原理を説明りる。ツイータ（１
４）の先端の測定球（１１）がワーク（１０）に接触し
ていない第１図に示す状態では、一定の圧力を有する圧
縮空気が空気室（２４）内に封入されており、該圧縮空
気による内圧および加圧スプリング（２１）のバネ圧に
よりツイータ（１４）は、測定バー本体（１２）の前方
、つまりワーク（１０）側に押圧され、しかも該ツイー
タ（１４）は、その基端部に設けられたテーパ状係合面
（１９）と、測定バー本体（１２）の先端部に設けられ
たテーパ状座面（２０）とを略完全に密着させた状態で
一定の位置に保持されている。このときの空気室（２４
）からの圧縮空気の漏れは、前記テーパ状係合面（１９
）とテーパ状座面（２０）との間に残存している微細な
空気流通間隙に起因するものであるが、テーパ精度を向
上させることによってワーク（ｌＯ）と測定球（１１）
とが接触していないときの圧縮空気の漏れ量は無視し得
る程度に減少させることができる。

測定球（１１）がワーク（１０）に接触するとツイータ
（１４）は、テーバ状係合面（１９）を有するその基端
部を支点として変位し、この結果、前記テーパ状係合面
（１９）とテーバ状座面（２０）との間に隙間が生じ、
ツイータ（１４）の変位に応じて圧縮空気の漏れ量が増
大する。このツイータ（１４）の変位に対応する圧縮空
気の漏れ量の変化は、Ｘ軸、Ｙ軸ならびにＺ軸の何れの
軸方向変位に対しても同様に生起し得るものである。

一方、圧縮空気供給系は第２図に示すように圧空源（３
７）　、圧力調整弁（３Ｂ）　、固定絞り（３９）　、
背圧検出器（４０）ならびに測定バー（１６）への圧縮
空気の供給装置（４１）から構成されており、測定球（
１１）とワーク（１０）との接触に起因してツイータ（
１４）に変位が生じた結果、前記背圧検出器（４０）で
検出される背圧は漏れ量の増加に対応して低下する。第
３図はツイータ（１４）の変位と、背圧検出器（４０）
で検出された背圧との関係を表示する直交座標線図であ
り、公知の空気マイクロメータに於ける特性曲線と同様
の特性曲線が記録されている。

ワーク（１０）の寸法の測定に際し、ツイータ（１４）
の先端に装着された測定球（１１）とワーク（１０）と
が接触すると、ツイータ（１４）の変位に対応して測定
バー本体（１２）のツイータ支持部位（１３）からの空
気流の漏れ量が変化し、背圧が予め設定された［しきい
値Ｊ　　（Ｐｏ）迄低下したＡ点で接触信号が出力され
る。

斯くしてワーク（ｌＯ）の寸法もしくは幅中心が、圧縮
空気の漏れ量の変化を背圧の変化に変換せしめた接触信
号を介して高精度保持下に計測される。

尚、第４図に例示する実施態様に於いては、背圧検出器
（４０）として公知の圧力針が使用されているが、異な
れる実施態様として、圧力変化を電気信号に変換する圧
力変換器、例えばダイヤフラムの変位をリミットスイッ
チで検出するように構成された背圧検出装置等を使用す
ることも可能である。

血皿曵処果 以上の説明から理解し得る如く、本発明装置はその全体
構造が極めて簡易であり、且つ、測定条件が安定してい
るから長期間に亘って良好な測定精度を持続することが
できる。また電気信号の代わりに背圧の変化に起因する
接触信号を使用しているから、塵埃やワークの切り屑等
が介在している劣悪な計測環境下に於いても誤信号を発
信する虞れのない検知性能の良好な測定条件を確保する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る三輪接触検出器の部分縦断面図で
あり、第２図は圧空源と三輪接触検出器の間に形成され
る圧縮空気供給系のブロック線図である。また、第３図
はツイータの変位と背圧との関係を表示する直交座標線
図である、第４図および第５図は電気信号を利用する公
知の三輪接触検出器の測定原理の説明図である。 （１０）・−ワーク、（１１）・−・−測定球、（１２
）　−測定バー本体、（１３）・−ツイータ支持部位、
（１４）・・−ツイータ、（１５）・−主軸、　（１６
）・・−・測定バー、（１７）−・−空気導入口、（１
８）　−圧縮空気の流路、（１９）　−−−−−テーバ
状係合面、（２０）・−・テーバ状座面、（２１）−・
−加圧スプリング。 １１２Ｍ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークの寸法を計測するための測定球の変位に応
   じて測定バー本体のフイーラ支持部位からの空気流の漏
   れ量を変化せしめ、該空気流の漏れによるフイーラへの
   背圧の変化を検出してワークと測定球との接触信号を出
   力させることを特徴とするワーク計測方法。
2. （２）自動工具交換装置により工作機械の主軸に装着さ
   れるワーク計測用の測定バーに於いて、測定バー本体の
   内部に空気導入口からフイーラ支持部位に向かって延び
   る圧縮空気の流路を形成すると共に、前記測定バー本体
   の先端にフイーラの基端部に設けられたテーパ状係合面
   を支持するテーパ状座面を形成し、またフイーラのテー
   パ状係合面を加圧スプリングによる付勢下に前記テーパ
   状座面に対し軸線方向に沿って変位自在に対向配置して
   三軸接触検出器を形成したことを特徴とするワーク計測
   装置。