JPH0510740A

JPH0510740A - 加工物の寸法を測定する装置

Info

Publication number: JPH0510740A
Application number: JP3315292A
Authority: JP
Inventors: Heinz Wegmann; ハインツ・ヴエクマン
Original assignee: Meseltron SA
Current assignee: Meseltron SA
Priority date: 1990-11-05
Filing date: 1991-11-05
Publication date: 1993-01-19
Also published as: US5212980A; FR2668823B1; FR2668823A1; EP0484764A1

Abstract

(57)【要約】【目的】測定ノイズを大幅に減少した測定装置を提供
することである。【構成】本発明の加工物の寸法を測定する装置は、流
体が循環する回路を有している。この回路は、入口ノズ
ル１６と寸法を測定されるべき加工物に向いた少なくと
も１つの測定ノズル１７とを備えた第１分岐管１５と、
入口ノズル２０を備えかつ出力基準ノズル２１に開放し
た第２分岐管１９とから成っている。圧力変換器２２
は、２つの分岐管における圧力差を表している電気信号
を供給する。本発明装置において使用される流体は液体
で、かつ入口ノズルは、圧力変換器から発生される電気
信号のノイズが最小になる液体流をその出力に供給する
装置を備えている。また、本発明装置は、円筒孔、円筒
加工物または平坦面の外径の測定にも適用できるように
構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体が循環する回路か
ら成る、加工物の寸法を測定する装置に関する。

【従来の技術】このような装置は周知で、たとえば、本
発明の装置で使用されている液体の代りに加圧空気が使
用されている標準規格ＤＩＮ２２７１において示されて
いる。また、特許証EP-B-0 109 936( ＝US-A-4 538 44
9）にも同様の装置が開示されている。

【０００２】図１に示すように、上記特許装置は圧力調
整器１を介して空気が供給される空気回路から成ってい
る。この空気回路は入口ノズル１６とたとえばその直径
が測定される孔５に挿入される測定プランジャ４とを備
えた第１分岐管１５と、流れを調整する基準ノズル２１
に結合した入口ノズル２０を備えた第２分岐管１９とを
有する。分岐管１５，１９の間に結合された圧力変換器
２２は、これら分岐管における圧力差を表す電気信号を
供給する。この信号は、増幅装置１０により増幅されて
からたとえば表示装置１１に送られる。したがって、プ
ランジャ４がさらに大きい孔に挿入された場合には、分
岐管１５の圧力は減少し、変換器２２により検出された
圧力差の変動が孔５の直径の増加を表すことになる。こ
のため、差動装置においては、圧力調整器１の動作やま
たは温度の影響に起因する圧力のノイズ変動を自動的に
緩和することが重要である。

【０００３】特許証EP 0 109 936に述べられている発明
の目的は、簡単でしかも装置の感度や出力信号のゼロ点
に関係なく調整することができ、測定装置の時定数や振
動に対する感度の他、測定ノイズを大幅に低減するよう
に周知装置を改善することである。この目的のため、上
記発明は、半導体素子を用いている差圧変換器を有し、
測定プランジャ中の空気回路と変換器とを組合せてい
る。このような方法は、測定ノイズの発生をできるだけ
抑制するように最適な方法で空気回路を自由に形成でき
る他、振動に対しても全く影響されない測定装置を得る
ことができる。また、１０分の１秒のオーダの装置の時
定数は、たとえば振動している工作機械を加工物に２回
侵入する間、非常に速く測定したり、または動いている
加工物の不連続面を測定するのに十分な小さい値であ
る。このように改善されたにもかかわらず、上記特許の
装置にはいくつかの問題がある。それら問題は全て、使
用される流体が加圧空気であるということに起因してい
る。加工されるべき加工物を冷却しかつ潤滑するのに使
用される切削液体は、ガソリンをベースにした混合物で
あることが多い。加工物を加工すると同時に、加工物の
寸法を測定するのに加圧空気を使用した場合、冷却ガソ
リンは空気によって霧状になるので、切断機によって生
じた火花により爆発が起きる可能性がある。その上、こ
のように霧状になった切削液体は、健康上の悪影響、少
なくとも不快感を与え、工作機械が設置された環境に共
に置かれている加工物の汚染の原因ともなる。

【０００４】前述したように、測定装置の時定数は、１
０分の１秒のオーダ（１００ｍｓ）である。その反応時
間は、使用される流体が基本的には圧縮し得る空気であ
るということに関係している。ある場合において、１０
０ｍｓの達成時間では、たとえば内部孔を加工する工程
の速度は低下してしまう。加工物中の測定装置の滞留時
間が短縮されれば、孔におけるグラインダの出入りは、
所定の時間経過内でかなり頻繁に行なわれることにな
る。しかし、測定に使用される空気の弾性のため、測定
位置における圧力が確立しかつ安定するのにある程度の
時間を要し、そのため、工作機械の移動後に比較的長い
時間、測定を続けなければならないので速く加工するこ
とができない。また、上記特許では、測定装置と測定プ
ランジャは単一部材から成り、したがって空気が移動す
る通路の長さが短くなっているので、１００ｍｓの時定
数を達成することができた。しかし、この利点は、さら
に重量のある大きい装置を必要とすることになってしま
い、このような装置は小さい加工物の測定にはあまり適
していない。上記問題は、この発明の出願人により既に
予想されていて、上記問題を解決するためハイドロコン
パ(Hydrocompar) と呼ばれている装置において、周知装
置における空気を液体に置換することが提案されてい
る。

【０００５】空気の代りに液体を使用することによっ
て、装置の時間定数をかなり低減することができ、１０
ｍｓのオーダの時間が観測されている。これは上記特許
による装置に較べて１０倍レスポンスが向上した。この
ことは、主に、液体の非圧縮性に起因している。使用さ
れる液体は、もはや霧状作用を生むことはなく、ぶかっ
こうで時には不便なコンパクト装置の構造も必要ない。
しかし、前述したハイドロコンパ装置は、空気を用いて
いる装置において使用されている入力ノズルと同じノズ
ルを用いているため、液体に望ましくない乱流を生じる
という欠点を有している。このような乱流は、圧力変換
機にかなりの背景ノイズを生じることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、液体
に望ましくない乱流を生じることなく、圧力変換機から
発生する電気信号のノイズを最小にすることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明の装置は、圧力変換機から発生された電気信
号のノイズが最小になる液体の流れをその出力に供給す
る装置を備えた入口ノズルを有している。本発明の加工
物を測定する装置は、入口ノズルと寸法を測定されるべ
き加工物に向いた少なくとも１つの測定ノズルとを備え
た第１分岐管と、入口ノズルを備えかつ出力基準ノズル
に開放した第２分岐管とを有する、液体が循環する回路
と、回路の２つの分岐管における圧力差を表している電
気信号を供給する圧力変換器と、調整された圧力源に双
方の入口ノズルを結合する装置とから成っている。

【０００８】

【実施例】以下、添付の図面に基いて、本発明の実施例
に関し説明する。図１および２は、液体が循環する回路
を有している測定装置の各実施例を示している。この回
路は、入口ノズル１６と内側の寸法が測定される加工物
１４に向いた少なくとも１つの測定ノズル１７とを備え
た第１分岐管１５を有している。回路は、入口ノズル２
０と出力基準ノズル２１とを備えた第２分岐管１９をさ
らに有している。装置は、その端子２３に電気信号を供
給する圧力変換器２２をさらに有している。この信号
は、回路の分岐管１５，１９における圧力差を表してい
る。図１および２において、ニップル２４は、入口ノズ
ル１６，２０を調整された圧力源（図示せず）に結合す
ることができることを示している。

【０００９】さらに、図１および２において、装置はそ
の表面に測定ノズル１７を有する測定プランジャ２，１
２を備えている。図１の装置の場合、入口ノズル１６，
２０と出力基準ノズル２１と圧力変換器２２を含んでい
る測定装置３を有している。可撓性導管９はプランジャ
２を装置３に結合している。この場合、どんな大きさ
の、たとえば非常に小さいプランジャでも標準的な測定
装置とともに使用することができる。前述したように、
測定流体が液体で、導管９の長さが適度な範囲内である
ならば、装置の反応速度は非常に短く、１０ｍｓのオー
ダである。図２の装置の場合、プランジャ１２の内部に
は、測定ノズル１７、入口ノズル１６，２０、圧力変換
器２２が全て収容されている。図１および２において、
測定プランジャ２，１２は、孔１３の直径を測定する円
筒状の端部１８を含んでいる。２つの測定ノズル１７
は、円筒状の端部１８の２つの対向する位置に対称的に
開放している。差圧変換器２２は半導体素子である。そ
れは、薄膜上に形成された圧電抵抗と増幅素子のブリッ
ジの他、化学的な加工工程により薄膜に形成された半導
体プレートにより基本的には形成されている。このよう
な圧力変換器とその製造方法については、たとえば、フ
ランス国特許願第 2,266,314号に示されており、セムシ
ム（semsym）社の参考文献ＳＰＸ２００がある。

【００１０】加工物１４の寸法がその目標値に達した瞬
間に、２つの分岐管の間の差圧がゼロになるように、基
準ノズル２１の寸法が定められていることが重要であ
る。実際、寸法の測定の安定度および精度は、このよう
な差圧がゼロに近づいた時に最大になり、前述の装置で
は、たとえば加工中に目標の寸法に近づいた時、確実に
最大精度が得られる。図７は、本発明の装置において使
用される差圧変換器に関する制御回路を示している。こ
のような変換器は、ドット・ライン４０の枠内におい
て、電源４７、望ましくは電流源により付勢される圧電
抵抗４１のブリッジで構成されている。演算増幅器４２
は出力信号のゼロ設定を確実に行なうことができ、一
方、増幅利得は増幅器４５に作用する電位差計４４によ
り定められる。演算増幅器４２の入力の１つは、可変電
位差計４３により制御され、増幅器４５の出力４６に
は、測定された寸法を表す信号が集められる。図１また
は図２のいずれの測定装置であっても、このような装置
の寸法的および動的特性により、加工物の加工領分内の
様々な種類の測定を行なうことができる。たとえば、こ
の装置は、工作機械の各振動中、正しく調整された加工
物の孔の直径の測定を行ない、かつ正しく調整する動作
の間中グラインダの進行を連続的に調整して、孔の公称
直径が得られた時に停止することができるように、内部
調整マシンの加工物スピンドル・ヘッド内に取付けかつ
工作機械のスピンドル・ヘッド部材に運動学的に結合す
るのに特に適している。

【００１１】図３は、本発明の装置において使用される
測定センサを示している。このようなセンサは円筒状の
加工物の直径を測定するのに適している。本実施例で
は、装置は、Ｖ字形に配置された直線状の２つのリッジ
５６，５７を備えた開口を有するヘッド５５を含んでい
る。リッジは加工物５２に接している。ここでは、リッ
ジは、たとえばタングステンカーバイドのような硬質
材料でできた円筒状バー・ジェネレータまたはジョー５
８，５９によって具体化されている。ヘッド５５には、
リッジ５６，５７により形成された角度の２等分線に沿
ってセンサ７０が設けられている。このセンサは、周知
の方法により、加工されるべき部品の直径を表している
信号を供給する。測定ノズルに代って、センサ７０は、
ここでは間接漏れタイプのセンサである。加圧された液
体６５は、センサ７０上に収縮された可撓管７１中に噴
射される。センサは、ピストン６３が作動するチェンバ
６２を有している。このピストンは、液体が移動するこ
とができる溝６４を有している。さらに、ピストンは、
円錐体６６とフィーラ６７を有している。センサがフリ
ーの場合、オリフィス６８のフランジ６９に対して円錐
体６３を押圧することにより、ピストンはオリフィス６
８を封鎖する。グラインダの作用で部品５２の直径が減
少し、ピストン６７が右方向に押し返されると、液体は
矢印６０，６１の方向に流れる。この場合、液体の流れ
が変化し、その結果として、圧力に変動が生じ、センサ
中へのフィーラの針入度が測定される。

【００１２】図１に示すように、可撓管７１によりヘッ
ドを測定装置３に結合してもよく、この場合、作動測定
装置には何ら変化はない。入口ノズルの２つの形態につ
いて説明する。図４のノズル８０は、空気式装置に組込
まれる、現在使用されている形態のノズルである。ノズ
ル８０は、測定装置３（図１）またはプランジャ１２
（図２）のいずれかに設けられたねじ切り７３にねじ込
まれている。このノズルは、入口ノズル１６，２０とし
て使用され、通常、入口円錐体８２および絞り８１を有
している。液体がチャネル８３に矢印Ａの方向に噴射さ
れると、絞り８１は、ノズルの出力８４における矢印Ｂ
の方向の液体の速度を増すように働くと同時に、望まし
くない乱流を生じる。これは、圧力変換器におけるかな
りの背景ノイズの原因になる。乱流は、領域Ｃより高速
なＢ地点のジェットにより発生される。領域Ｃにおいて
は、この速度はかなり弱められている。図５のノズル
は、このような乱流をなくしかつ出力における液体流を
均質にするように構成されている。このノズルは２つの
部分から成っている。第１の部分８０は、図４のノズル
と同様に入口円錐体８２と絞り８１を有している。この
第１部分は、入口チャネル８３中に押し込まれた第２部
分７４のねじ切り７３にねじ込まれる。この第２部分７
４は、チェンバ７６と、絞り８１の軸に実質的に直角に
配置された少なくとも１つの出口ダクト７５とを有して
いる。ダクト７５の断面は、絞り８１の断面より大き
い。結果として、この断面の差と直角との組合せによ
り、液体ジェットの運動エネルギを散逸し、圧力を低下
することなく速度を減衰することになる。したがって、
出力チャネル８５，８４において、液体は、ノイズの原
因となる大きな乱流を生じることなく矢印Ｅの方向に流
れ、圧力変換器２２に達することができる。

【００１３】本発明は、圧力変換器から生じる電気信号
のノイズが最小になる液体流をノズルの出力に供給する
ことができる別の形態のものであってもよく、図５に示
された実施例に限定されない。なお、良質で適切なフィ
ルタリングを行なっている場合には、加工物を加工する
のに使用される液体と同じ測定液体を使用することもで
きる。

【００１４】

【発明の効果】加工物の直径を測定する装置において、
液体と特別なノズルを合せ持つことによりいくつかの利
点を生じることができる。主な利点は、測定中の装置に
おいて測定に要する時間が減少されるので、生産高は増
加する。また、入口ノズルは、圧力変換器から発生され
る電気信号のノイズが最小になる液体流をその出力に供
給する装置を備えているので、測定精度を高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】孔を測定するのに適した本発明の測定装置の
第１実施例を示している。

【図２】孔を測定するのに適した本発明の測定装置の
第２実施例を示している。

【図３】円筒状加工物の直径の測定に適した、本発明
による装置において使用される測定センサを示してい
る。

【図４】ここでは液体に適用されているが、空気測定
用として知られている入口ノズルを示している。

【図５】本発明の入口ノズルの改善例を示している。

【図６】本発明による測定装置において使用される変
換器の制御および付勢回路の概要図である。

【図７】従来技術による空気圧測定装置の概要図であ
る。

【符号の説明】

２プランジャ１４，５２加工物１５第１分岐管１６，２０入口ノズル１７測定ノズル１９第２分岐管２２圧力変換器４１圧電抵抗４３可変電位差計４２増幅器５５ヘッド５６，５７リッジ５８，５９バー・ジェネレータ６２チェンバ６３ピストン６５液体７０センサ７６チェンバ

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】入口ノズルと寸法を測定されるべき加工
物に向いた少なくとも１つの測定ノズルとを備えた第１
分岐管と、入口ノズルを備え出力基準ノズルに開放した
第２分岐管とを有する、液体が循環する回路と、回路の２つの分岐管における圧力差を表している電気信
号を供給する圧力変換器と、双方の入口ノズルを調整された圧力源に結合する装置
と、から成り、入口ノズルは、圧力変換器から発生される電
気信号のノイズが最小になる液体流をその出力に供給す
る装置を備えていることを特徴とする加工物の寸法を測
定する装置。