JPH0349851A - 機上測定装置 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、機械加工後の工作物の寸法を、該工作物を機
上に把持したままで測定する機上測定装置に間する。

「従来の技術」 機械加工後の工作物の厚さや直径等の寸法は、該工作物
を機上のチャック等により把持したまま測定して、良否
の判断を行うことが望ましい、その理由としては、工作
物を一旦機上のチャック等からはずして測定すると、時
間的なロスが生ずるのみならず、刃具の位−置補正ある
いは交換等の対応が遅れて複数個の同じような不良品を
生じてしまうこと、そして不良と判断された場合に機械
加工を追加して良品化するためにはチャックに把持され
たまま、いわゆるワンチャッキングで追加工を行うのが
望ましいのであって、−旦チャックからはずした工作物
を、再度機上のチャック等に把持させても再び同一位置
に固定することは困難であり、偏心の発生により精度的
に好ましくないこと等が挙げられる。

上記のような、工作物を機上に把持したまま測定する機
上測定装置として、第５図に二点鎖線で示すような、ボ
ール６１をシャフト６２の先端に接合した触針６０を使
用したタッチセンサを備え、該タッチセンサを刃物台等
に取付け、工作物に対し相対的に移動させてボールを当
接させ、該当接位置を検出して測定するものがあった。

例えば第５図に示すように、加工終了時の工作物１は、
先端部１ａの外径、内径および深さが数−一の穴２と、
幅１１程度の環状溝３とを有し、該環状溝３の右側壁３
ａと穴２の底面２ｂとで厚さ０．１−一程度の薄肉部４
が形成されているとする。

この薄肉部４の厚さを触針を使用して測定するためには
、環状溝３の幅よりも充分小径のボール６１を備えた触
針６０と、穴２の内壁２ａ部近傍で底面２ｂに当接する
ため、やはり小径のボール６１を備えた触針６０とが必
要となる。触針６０の寸法は一種類に限定されるもので
はないが、すべての被測定部の条件に合わせて数多く揃
えることは不経済であるため、ある一定の間隔で定めら
れた所定の寸法のものが複数箇所に対し汎用的に用いら
れる。また、ボール６１を接合されたシャフト６２は一
般にボール６１よりもさらに細径である。

第５図に示すような工作物１の薄肉部４の厚さを測定す
るには、細径の触針６０が必要となり、シャフト６２が
曲がったり折れたりして実用的ではなく、生産性向上の
妨げとなっていた。

「発明が解決しようとする課題」 本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであ
り、その課題とするところは、触針式では測定できない
ような工作物の被測定部が、機上において測定できる機
上測定装置を提供することである。

「課題を解決するための手段」 上記課題を解決するための本発明による機上測定装置は
、工作物の寸法を、該工作物を機上に把持したままで測
定する機上測定装置において、前記工作物に当接させた
後さらに所定寸法だけ押し付けて被測定部を弾性変形さ
せ、当接部に発生する被測定部の弾性変形による反力を
検出する力センサを備えた力検出手段と、該力検出手段
による検出値とあらかじめ設定された基準値とを比較す
る比較手段と、を備えることを特徴とする。

「作用」 上記構成の本発明による機上測定装置は、力検出手段に
より、工作物の所望の被測定部の寸法を、該被測定部と
は別の部分に力センサを当接させ、被測定部の弾性変形
によって生じる反力に読みかえて検出するので、触針を
用いてでは測定困難な部分であっても力センサによる測
定箇所を他の部分に任意に設定することにより測定が可
能になる。

また、前記力検出手段による検出値と、あらかじめ設定
された基準値とを比較する比較手段を備えているので、
測定後直ちに工作物の良否が判定される。

「実施例」 以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の機上測定装置を備えた正面旋盤の構
成を示す平面図、第２図は前Ｖ、正面旋盤の主軸先端部
附近を示す平面図、第５図は旋削加工後の工作物が前記
正面旋盤の主軸先端部においてチャックに保持された状
態を示す断面図である。

旋削加工後の工作物１は、従来例にて説明したものと同
一で、先端部１ａの外径、内径および深さが数−程度の
穴２と、幅１−一の環状溝３とを有し、該環状溝３の右
側壁３ａと穴２の底部２ｂとで厚さ０　、１　ａｍ程度
の薄肉部４が形成されている。

本実施例ではこの薄肉部４を被測定部とし、その厚さを
測定して良否を判定する。

正面旋盤は、第１図に示すように、同時２軸制御装置が
適用され、工作物を正面旋削するのに用いられる。

ベース１０上にＺ軸周支持台１１が固定されている。Ｚ
軸周支持台１１に設けられたガイドバー１２に、Ｚ軸テ
ーブル１３が図面左右方向（２方向）に摺動自在に案内
され支持されている。Ｚ軸テーブル１３は送りねじ１４
Ａに螺合され、Ｚ軸モータ１４により送られる。Ｚ軸テ
ーブル１３上には主軸台１５が固定されている。主軸台
１５にはＺ方向と平行な軸線方向に主軸１６が回転自在
に支承され、主軸モータ１７により回転駆動される。主
軸１６の先端にはチャック１８が設けられ、工作物１を
保持できるようにされている。

また、ベース１０上にはＸ軸周支持台２１が固定されて
いる。Ｘ軸周支持台２１にはガイドバー２２が設けられ
、Ｘ軸テーブル２３が図面前後方向（Ｘ方向）に摺動自
在に案内されている。Ｘ軸テーブル２３は送りねじ２４
Ａに螺合されχ軸モータ２４により送られる。Ｘ軸テー
ブル２３上には刃物台２５が設けられている。この刃物
台２５に複数のバイト２６が固定され、チャック１８に
保持された工作物１を正面旋削できるようにされている
。また、刃物台２５には力センサ２７が固定され、該力
センサ２７が工作物１に当接できるようにされている。

この方センサ２７は、第４図に示すように、付加された
力によって発生するダイヤフラム２８のひずみをひずみ
ゲージ２９で電圧に変換して出力するものである。

また、ベース１０上にはレーザ測長システム３０が設置
され、２軸テーブル１３及びＸ軸テーブル２３の変位を
検出するようにされている。レーザ光は分光器３１によ
りＸ方向及びＺ方向に分けられ、それぞれ、管路３２，
３３及び伸縮管３４．３５の内部を通って各テーブル１
３．２３上の反射鏡３６．３７に送られる。

Ｚ軸モータ１４及びＸ軸モータ２４はＣＮＣ装置４０に
接続され、レーザ測長システム３０からのフィードバッ
ク信号に基づいて同時２軸制御される。ＣＮＣ装置４０
は、制御プログラムが記憶されたＲＯＭ、ＮＣ加工デー
タ等が記憶されるＲＡＭ、Ｚ軸及びＸ軸モータを制御す
るサーボＣＰＵ、及びこれらを統括するＣＰＵを備えた
通常のものである。

ＣＮＣ装！ｆｆ１４０はＮＣ加工データ処理装置５０に
接続されている。ＮＣ加工データ処理装置！５０はミニ
コンピユータシステムにより構成されているものであり
、インターフェース５１および比較装置５３を介して力
センサ２７に接続されたＣＰＵ５２と、ＣＮＣ装２４０
へのＮＣ加工データを記憶するＮＣ加工データメモリ５
５を有している。

上記の正面旋盤の主軸先端部と、刃物台の工作物側およ
び機上測定に関する構成について第２図に示す０図は、
工作物１の加工終了時における測定の態様を示し、チャ
ック１８に把持されたままの工作物１に力センサ２７が
当接され、さらに所定寸法だけ押し付けられている。な
お、この押し付けは工作物１と力センサ２７との相対的
な移動によって行われるのであり、本実施例においては
第１図に示すように、力センサ２７側ではなく工作物１
側をＺ軸テーブルごとＺ方向に移動させて行われる。

工作物１は第４図に示すように、先端部１ａに力センサ
２７が当接した後押し付けられ、薄肉部４である被測定
部に、平板状から逆皿状となるような弾性変形を来たし
、該弾性変形により力センサ２７との当接部である先端
１ａには薄肉部４の厚さ寸法に対応した反力Ｆが発生す
る。（なお、第４図は本発明を理解しやすくするために
誇張されている。）該反力Ｆは薄肉部４の厚さ寸法に対
応し、厚さ寸法が小さければ反力Ｆは小さく、厚さ寸法
が大きくなれば反力Ｆも大きくなる０反力計は力センサ
２７に検出され、電圧値として出力される。力センサ２
７からの出力は前記比較装置５３を構成する力センサ用
アンプである増幅回路５７にて増幅されてコンパレータ
５６に出力される。コンパレータ５６内では力センサ用
アンプ５３からの出力値が、基準電圧発生回路５８で発
生した上限値電圧Ｈと下限値電圧りの範囲内であるか否
かを判断し、前記範囲内にあればインターフェース５１
に信号を出力し、前記範囲内から外れるのであれば信号
を出力しない。

「作動」 次に、本実施例の作動につき第３図のフローチャートを
参照して説明する。

この処理動作は、工作物１を加工完了した直後、チャッ
ク１８に保持されたままの状態で行われる。

ます力センサ２７が前進する（ステップ５１）０次に力
センサ２７が工作物１に当接した後さらに所定寸法だけ
前進させ、工作物１の被測定部を弾性変形させ、該弾性
変形によって発生する反力Ｆを読みとることによって力
測定を行う（ステップＳ２）、そして、測定された力が
あらかじめ設定された基準値内であるか否がを比較装置
５３にて判定しくステップＳ３）、信号が入力されなか
ったのであればＣＮＣ装置に割込信号を出力しＮＧとし
て加工サイクルを停止しくステップＳ４）、信号が入力
されたならばＯＫとしそのまま処理動作の実行を終了す
る。

ＮＧとされた場合には、加工サイクルが停止したのち機
械側においてバイト２６の切込量の補正、あるいはバイ
ト２６の交換等の指示を行う、この間工作物１はチャッ
ク１８に把持されたままであるから、追加工に際して、
前回の加工と同一の基準で行われる。

また、ＯＫとされた場合は加工サイクルを続行し、工作
物１を交換する指示を行い、次の工作物１の加工の準備
にかかるようにする。

なお、上記実施例では比較装置によって圧力の判定を行
ったが、これに限られるものではなく、ＮＣデータ処理
装置にて基準データを記憶して判定を行うようにしても
よい。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明の機上測定装置は、工作物
の寸法を、該工作物を機上に把持したままで測定する機
上測定装置において、前記工作物に当接させた後さらに
所定寸法だけ押し付けて被測定部を弾性変形させ、当接
部の力を検出する力センサを備えた力検出手段と、該力
検出手段による検出値とあらかじめ設定された基準値と
を比較する比較手段と、を備えることを特徴とするもの
であるから、加工後の工作物についての測定を機上に把
持したまま力センサによって行い、その測定結果に基づ
いて、比較手段による比較の結果により、測定後直ちに
工作物の良否が判定されて、バイトの切込量の補正やバ
イトの交換等の指示がリアルタイムでなされ、触針を用
いてでは測定困難な部分を有する工作物に対しても機上
にて測定が行える。また加工不良が検出されても、工作
物の追加工が先の加工と同一基準にて行われるので、不
良品の発生が低減され、生産性が著しく向上するという
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の機上測定装置を備えた正面旋盤の構成
を示す平面図、第２ｔ！ｌは前記正面旋盤の主軸先端部
附近を示す平面図、第３図は前記機上測定装置における
処理動作を示すフローチャート、第４図は力センサによ
る測定状態を示す部分断面図、第５図は工作物の形状を
示す部分断面図である。 １００．工作物、　４３０．薄肉部（被測定部）、１８
、、、チャック、　２７．、、力センサ、　５３　、、
。 増幅回路、　　５６　、、、コンパレータ。 第 図 第 ３ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 工作物の寸法を、該工作物を機上に把持したままで測定
   する機上測定装置において、 前記工作物に当接させた後さらに所定寸法だけ押し付け
   て被測定部を弾性変形させ、当接部に発生する被測定部
   の弾性変形による反力を検出する力センサを備えた力検
   出手段と、該力検出手段による検出値とあらかじめ設定
   された基準値とを比較する比較手段と、 を備えることを特徴とする機上測定装置。