JPH0731044B2 - 機械の運動精度測定装置 - Google Patents
機械の運動精度測定装置Info
- Publication number
- JPH0731044B2 JPH0731044B2 JP2137235A JP13723590A JPH0731044B2 JP H0731044 B2 JPH0731044 B2 JP H0731044B2 JP 2137235 A JP2137235 A JP 2137235A JP 13723590 A JP13723590 A JP 13723590A JP H0731044 B2 JPH0731044 B2 JP H0731044B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measuring
- measuring bar
- bar
- displacement
- relative
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工作機械や３次元測定機等、機械の主軸とテ
ーブルとの間の相対的な２軸移動による円運動の精度を
測定する運動精度測定装置に関する。
ーブルとの間の相対的な２軸移動による円運動の精度を
測定する運動精度測定装置に関する。
本発明は、特に簡易型の運動精度測定装置であり、工作
機械の相対的円運動の精度を被加工物を実際に切削せず
に、オン・ザ・マシン計測する装置に関する。
機械の相対的円運動の精度を被加工物を実際に切削せず
に、オン・ザ・マシン計測する装置に関する。
工作機械の工具主軸とワークテーブルとの間の相対的な
２軸移動による円運動の精度を測定する場合、従来は被
切削物（ワーク）を実際に切削し、そのワークを別の場
所に移し、その真円度を物体形状測定用の真円度測定装
置により実測し、工作機械の円運動の精度を評価した
り、工作機械を動作させる円運動プログラムの補正等を
行っていた。
２軸移動による円運動の精度を測定する場合、従来は被
切削物（ワーク）を実際に切削し、そのワークを別の場
所に移し、その真円度を物体形状測定用の真円度測定装
置により実測し、工作機械の円運動の精度を評価した
り、工作機械を動作させる円運動プログラムの補正等を
行っていた。
また、精機学会発行の雑誌「精密機械」（昭和60年６月
号、第148〜154頁）には、工作機械や３次元測定機等で
直接的に主軸とテーブルとの間の相対的な円運動精度を
測定する装置として、主軸及びテーブルに球面座を設
け、両端に球を有した測定バーを両球面座にマグネット
で吸着させ相対的円運動を行わせ、測定バー内部に組み
込まれた歪みゲージにより、測定バーが拘束されて円運
動する際に発生する歪みから主軸とテーブルとの間の時
々刻々の変位量を測定するようにしたものが開示されて
いる。
号、第148〜154頁）には、工作機械や３次元測定機等で
直接的に主軸とテーブルとの間の相対的な円運動精度を
測定する装置として、主軸及びテーブルに球面座を設
け、両端に球を有した測定バーを両球面座にマグネット
で吸着させ相対的円運動を行わせ、測定バー内部に組み
込まれた歪みゲージにより、測定バーが拘束されて円運
動する際に発生する歪みから主軸とテーブルとの間の時
々刻々の変位量を測定するようにしたものが開示されて
いる。
上述の従来方法ではそれぞれ次のような問題点がある。
前者の場合、 一度の測定にワークの切削と真円度の実測との２工
程が必要であり、条件を何度か変えて測定する場合には
非常に工数を必要とする。
程が必要であり、条件を何度か変えて測定する場合には
非常に工数を必要とする。
カッタ半径がゼロではないので、工具主軸の運動軌
跡そのものが被切削面に転写される訳ではなく、特に、
Ｘ−Ｙ軸の象限切り換え時に発生するスティックモーシ
ョンと工具主軸の挙動関係については正確に評価できな
い。
跡そのものが被切削面に転写される訳ではなく、特に、
Ｘ−Ｙ軸の象限切り換え時に発生するスティックモーシ
ョンと工具主軸の挙動関係については正確に評価できな
い。
等の問題があった。
また、後者の場合は、 マグネットによる吸着手段を有した球面座や、両端
に球を有し、歪みゲージを内蔵した特殊な測定バーを必
要とするがこの製作が難しく、かつ高価である。
に球を有し、歪みゲージを内蔵した特殊な測定バーを必
要とするがこの製作が難しく、かつ高価である。
測定バーの両端は球面座で拘束されているので、通
常、測定バーに傾きが生じてしまい、このようなコサイ
ンエラーを補正しないと変位が求まらないという面倒が
ある。
常、測定バーに傾きが生じてしまい、このようなコサイ
ンエラーを補正しないと変位が求まらないという面倒が
ある。
等の問題があった。
本発明の目的は機械の主軸とテーブルとの間の相対的な
２軸移動による円運動の精度を、ワークを実際に切削す
ることなく、小型軽量で可搬性があり、また簡単な構造
により安価であり、かつ取扱いが簡単で迅速に測定する
ことが可能な運動精度測定装置を提供することにある。
２軸移動による円運動の精度を、ワークを実際に切削す
ることなく、小型軽量で可搬性があり、また簡単な構造
により安価であり、かつ取扱いが簡単で迅速に測定する
ことが可能な運動精度測定装置を提供することにある。
本発明は、主軸１とテーブル10との間の相対的な直交２
軸移動による円運動の運動精度を測定する機械の運動精
度測定装置において、前記主軸１と同軸に装着されたマ
スタ円板３と、前記テーブル10上に前記マスタ円板３の
軸線と略平行になるようにハウジング４にダイヤフラム
８によって自由支持され、かつ複数のばね７によってバ
ランスのとれた求心作用を付与された測定バー５と、前
記測定バー５の前記マスタ円板３との当接部5aに設けた
転がり部材と、前記マスタ円板３の外周と前記測定バー
５とを前記転がり部材を介して当接させ、前記測定バー
５に変位を与えつつ前記主軸１とテーブル10との間に相
対的な直交２軸移動による円運動を行わせたときに、前
記測定バー５の直交２軸移動の変位を検出する２つの変
位検出器6X,6Yとを具備したことを特徴とする。
軸移動による円運動の運動精度を測定する機械の運動精
度測定装置において、前記主軸１と同軸に装着されたマ
スタ円板３と、前記テーブル10上に前記マスタ円板３の
軸線と略平行になるようにハウジング４にダイヤフラム
８によって自由支持され、かつ複数のばね７によってバ
ランスのとれた求心作用を付与された測定バー５と、前
記測定バー５の前記マスタ円板３との当接部5aに設けた
転がり部材と、前記マスタ円板３の外周と前記測定バー
５とを前記転がり部材を介して当接させ、前記測定バー
５に変位を与えつつ前記主軸１とテーブル10との間に相
対的な直交２軸移動による円運動を行わせたときに、前
記測定バー５の直交２軸移動の変位を検出する２つの変
位検出器6X,6Yとを具備したことを特徴とする。
本発明では、主軸に装着されたマスタ円板がテーブル側
の測定バーに押し当たりつつ相対円運動を行うと、この
相対円運動の全位置において、測定バーはマスタ円板に
よって常にマスタ円板外周の法線方向の力を受けること
になる。そして測定バーはダイヤフラムによって摩擦力
の悪影響を排除されて自由支持され、バランスのとれた
複数のばねによって求心作用が付与され、転がり部材に
よってマスタ円板との転がり抵抗が低減されている。そ
の結果、測定バーは常にマスタ円板の外周の法線方向に
変位することになり、その測定バーの所定位置の変位を
検出器で連続的に検出するのである。この検出出力をオ
シロスコープ等に導けば円運動精度を可視的に観察する
ことができる。
の測定バーに押し当たりつつ相対円運動を行うと、この
相対円運動の全位置において、測定バーはマスタ円板に
よって常にマスタ円板外周の法線方向の力を受けること
になる。そして測定バーはダイヤフラムによって摩擦力
の悪影響を排除されて自由支持され、バランスのとれた
複数のばねによって求心作用が付与され、転がり部材に
よってマスタ円板との転がり抵抗が低減されている。そ
の結果、測定バーは常にマスタ円板の外周の法線方向に
変位することになり、その測定バーの所定位置の変位を
検出器で連続的に検出するのである。この検出出力をオ
シロスコープ等に導けば円運動精度を可視的に観察する
ことができる。
第１図は本発明の実施例構成図である。図中、１は工作
機械の工具主軸、２は工具主軸１のテーパ孔に挿着され
るシャンク部2aを有し、先にマスタ円板３を固定するホ
ルダ、４はテーブル10に固定されたハウジング、５は測
定バー、5aは測定バー５の上部に設けられたマスタゲー
ジ３との当接部、5bは測定バー５の下端の球部、6X,6Y
は変位測定用の近接センサであってＸ軸用とＹ軸用と互
いに90゜の角度をなして２個設けられる。
機械の工具主軸、２は工具主軸１のテーパ孔に挿着され
るシャンク部2aを有し、先にマスタ円板３を固定するホ
ルダ、４はテーブル10に固定されたハウジング、５は測
定バー、5aは測定バー５の上部に設けられたマスタゲー
ジ３との当接部、5bは測定バー５の下端の球部、6X,6Y
は変位測定用の近接センサであってＸ軸用とＹ軸用と互
いに90゜の角度をなして２個設けられる。
近接センサはハウジング４に固定されるので、何回転分
もの円運動データを連続して測定することができる。
もの円運動データを連続して測定することができる。
また複数回回転させて、円運動速度が安定した定常状態
時の運動精度も測定可能である。
時の運動精度も測定可能である。
７は測定バー５を支持するための例えばコイルスプリン
グからなる弾性体、８はダイアフラム、９はダンパー用
のフィンである。ハウジング４内にはダンパー効果を得
るためのオイルが充填されており、このダンパー用フィ
ンによりオイルのダンプ効果を均一にする。
グからなる弾性体、８はダイアフラム、９はダンパー用
のフィンである。ハウジング４内にはダンパー効果を得
るためのオイルが充填されており、このダンパー用フィ
ンによりオイルのダンプ効果を均一にする。
さらに、近接センサ6X,6Yの出力は増幅器11に入力さ
れ、増幅されたＸ軸出力とＹ軸出力は波形観察のために
オシロスコープ12の横軸及び、縦軸の入力端子に接続さ
れる。オシロスコープの表示波形は例えば、ポラロイド
カメラ13で記録される。
れ、増幅されたＸ軸出力とＹ軸出力は波形観察のために
オシロスコープ12の横軸及び、縦軸の入力端子に接続さ
れる。オシロスコープの表示波形は例えば、ポラロイド
カメラ13で記録される。
測定バー５の上部の当接部5aは図示のように測定バーの
中心軸に対してボールベアリングを用いた玉軸受構造と
なっているので、マスタ円板３の押し当てに対して極力
摩擦の影響を少なくすることができる。
中心軸に対してボールベアリングを用いた玉軸受構造と
なっているので、マスタ円板３の押し当てに対して極力
摩擦の影響を少なくすることができる。
測定バー５は図示のようにバネ定数が一定なコイルスプ
リング７を複数個等配に設けることにより、XY平面にお
ける変位−触圧特性が変位方向に方向性がない均等なバ
ランスでもって支持されている。バランス位置の調整を
左右のバランス調整ネジ7aにより行うことにより測定装
置を垂直に設置した場合の重力の影響による測定バー５
のたおれも補正可能になっている。ダイアフラム８の中
心は測定バー５の動作の支点となるピボット点Ｐがあ
る。点Ｐから当接部5a及び球部5bの中心までを等距離に
しているので、当接部5aのラジアル方向の変位はこのピ
ボット点Ｐを支点として反対側の球部5bの変位となる。
リング７を複数個等配に設けることにより、XY平面にお
ける変位−触圧特性が変位方向に方向性がない均等なバ
ランスでもって支持されている。バランス位置の調整を
左右のバランス調整ネジ7aにより行うことにより測定装
置を垂直に設置した場合の重力の影響による測定バー５
のたおれも補正可能になっている。ダイアフラム８の中
心は測定バー５の動作の支点となるピボット点Ｐがあ
る。点Ｐから当接部5a及び球部5bの中心までを等距離に
しているので、当接部5aのラジアル方向の変位はこのピ
ボット点Ｐを支点として反対側の球部5bの変位となる。
測定バー５はピボット点Ｐの支持をダイアフラム８の弾
性変形により、また求心作用をコイルスプリング７の弾
性変形により達成している。よって測定バー５の可動部
にガタ、摩擦部がないためヒステリシスのない変位動作
が可能である。
性変形により、また求心作用をコイルスプリング７の弾
性変形により達成している。よって測定バー５の可動部
にガタ、摩擦部がないためヒステリシスのない変位動作
が可能である。
主軸１に装着されたマスタ円板３がテーブル10上に支持
された測定バー５に押し当たりつつ相対円運動するとい
うことは、測定バー５の当接部5aが、Ｘ−Ｙ平面内にお
いて、全方向から常に法線方向の力を受けて連続的に変
位するのと等価である。この結果、前記のボールベアリ
ング、コイルスプリング、及びダイヤフラム８の作用と
相まって、測定バー５は当接部5aにおいてマスタ円板３
外周の法線方向に正確に変位する。
された測定バー５に押し当たりつつ相対円運動するとい
うことは、測定バー５の当接部5aが、Ｘ−Ｙ平面内にお
いて、全方向から常に法線方向の力を受けて連続的に変
位するのと等価である。この結果、前記のボールベアリ
ング、コイルスプリング、及びダイヤフラム８の作用と
相まって、測定バー５は当接部5aにおいてマスタ円板３
外周の法線方向に正確に変位する。
第２図はオシロスコープに表示された変位データの一例
である。上述の構成において、マスタ円板を若干測定バ
ー５に押し当て測定バー５に予変位を与え、その状態で
マスタ円板３と測定バー５との間に半径Ｒの相対円運動
を行わせると当接部5aで生じた変位は、工作機械の主軸
の変位として球部5bを経て近接センサ6X,6Yにより検出
され、増幅後オシロスコープに表示される。近接センサ
はＸ軸用6XとＹ軸用6Yと２個設けるので、パソコン等に
よる演算処理をしなくても表示画面には図示のようなＸ
軸側で検出された変位データと、Ｙ軸側で検出された変
位データが合成されリサージュ図形として表示される。
各象限の切り換え時のヒゲ14はバックラッシュ量や軸切
り換えし時のスティックモーションによるものである。
従って、このヒゲ14の大小によりこれらの量も測定する
ことができる。このようにして得られたリサージュ図形
の円からの変位量が相対円運動誤差として求められる。
である。上述の構成において、マスタ円板を若干測定バ
ー５に押し当て測定バー５に予変位を与え、その状態で
マスタ円板３と測定バー５との間に半径Ｒの相対円運動
を行わせると当接部5aで生じた変位は、工作機械の主軸
の変位として球部5bを経て近接センサ6X,6Yにより検出
され、増幅後オシロスコープに表示される。近接センサ
はＸ軸用6XとＹ軸用6Yと２個設けるので、パソコン等に
よる演算処理をしなくても表示画面には図示のようなＸ
軸側で検出された変位データと、Ｙ軸側で検出された変
位データが合成されリサージュ図形として表示される。
各象限の切り換え時のヒゲ14はバックラッシュ量や軸切
り換えし時のスティックモーションによるものである。
従って、このヒゲ14の大小によりこれらの量も測定する
ことができる。このようにして得られたリサージュ図形
の円からの変位量が相対円運動誤差として求められる。
以上説明したように、本発明によれば、機械の主軸とテ
ーブルとの間の相対的な２軸移動による円運動の精度
を、ワークを実際に切削することなく、短時間に精度よ
く測定することができる。また、運動精度測定装置は簡
単な構造になっており、小形、軽量化でき可搬性にすぐ
れている。そしてテーブル上に設置しさえすれば良く、
取扱いが容易である。更に複雑なデータ処理をしなくて
も、オシロスコープを用いるだけで円運動軌跡がリサー
ジュ図形として画面表示されるようになり、データ収集
が容易に行える。
ーブルとの間の相対的な２軸移動による円運動の精度
を、ワークを実際に切削することなく、短時間に精度よ
く測定することができる。また、運動精度測定装置は簡
単な構造になっており、小形、軽量化でき可搬性にすぐ
れている。そしてテーブル上に設置しさえすれば良く、
取扱いが容易である。更に複雑なデータ処理をしなくて
も、オシロスコープを用いるだけで円運動軌跡がリサー
ジュ図形として画面表示されるようになり、データ収集
が容易に行える。
第１図は本発明の実施例構成図、及び 第２図は変位データの表示例である。 （符号の説明） １……工具主軸、２……ホルダ、 ３……マスタ円板、４……ハウジング、 ５……測定バー、5a……当接部、 5b……真球部、 6X,6Y……近接センサ、 ７……コイルスプリング、８……ダイアフラム、 ９……ダンパ用フィン、10……テーブル、 11……増幅器、12……オシロスコープ、 13……カメラ。
Claims (1)
- 【請求項１】主軸（１）とテーブル（10）との間の相対
的な直交２軸移動による円運動の運動精度を測定する機
械の運動精度測定装置において、 前記主軸（１）と同軸に装着されたマスタ円板（３）
と、 前記テーブル（10）上に前記マスタ円板（３）の軸線と
略平行になるようにハウジング（４）にダイヤフラム
（８）によって自由支持され、かつ複数のばね（７）に
よってバランスのとれた求心作用を付与された測定バー
（５）と、 前記測定バー（５）の前記マスタ円板（３）との当接部
（5a）に設けた転がり部材と、 前記マスタ円板（３）の外周と前記測定バー（５）とを
前記転がり部材を介して当接させ、前記測定バー（５）
に変位を与えつつ前記主軸（１）と前記テーブル（10）
との間に相対的な直交２軸移動による円運動を行わせた
ときに、前記測定バー（５）の直交２軸方向の変位を検
出する２つの変位検出器（6X,6Y）と、 を具備したことを特徴とする機械の運動精度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2137235A JPH0731044B2 (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 機械の運動精度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2137235A JPH0731044B2 (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 機械の運動精度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0432701A JPH0432701A (ja) | 1992-02-04 |
| JPH0731044B2 true JPH0731044B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=15193940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2137235A Expired - Lifetime JPH0731044B2 (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 機械の運動精度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0731044B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100522157B1 (ko) * | 2003-10-01 | 2005-10-18 | 차은종 | 진공 자동 채혈기구 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS532225B2 (ja) * | 1973-06-11 | 1978-01-26 | ||
| JPS63195202U (ja) * | 1987-06-04 | 1988-12-15 |
-
1990
- 1990-05-29 JP JP2137235A patent/JPH0731044B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0432701A (ja) | 1992-02-04 |
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