JP7148663B2 - Outer diameter measuring device and its adjustment method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば円柱状のワークの外径等を高精度に測定する接触式の外径測定装置及びその調整方法に関し、特に工作機械等に取り付けて自動測定するのに好適である。 The present invention relates to a contact-type outer diameter measuring device for measuring the outer diameter of, for example, a cylindrical work with high accuracy and an adjustment method thereof, and is particularly suitable for automatic measurement by attaching it to a machine tool or the like.
従来、精密部品の寸法測定、抜き取りの比較測定などは、ブロックゲージあるいは専用のマスタを予め製作し、ダイヤルゲージを用いた比較測定により行われている。これらの測定は、マスタとの比較測定を行うため、基本的に測定寸法毎のマスタあるいは測定台を備え、作業者がゲージの値を読み取り、部品寸法が公差内であるかを判断して行われる。また、設計寸法のワークの外径寸法の比較測定をするときは、その寸法のマスタを用いて検出器の零点調整をしなければならない。この零点調整は、被測定物であるワークの寸法が変わるたびに行わなければならず、多大な時間と労力を要していた。 Conventionally, the dimensional measurement of precision parts and the comparative measurement of sampling are carried out by comparative measurement using a dial gauge with a block gauge or a dedicated master manufactured in advance. These measurements are performed by preparing a master or a measuring table for each measurement dimension, in order to perform comparative measurements with the master, and the operator reads the gauge value and judges whether the part dimensions are within the tolerance. will be Also, when comparatively measuring the outer diameter of a workpiece with design dimensions, the zero point of the detector must be adjusted using a master of the dimensions. This zero-point adjustment must be performed every time the dimension of the workpiece to be measured changes, requiring a great deal of time and labor.
さらに、製品の多様化、商品寿命の短期化といった市場の流れに対応する生産設備の手段として加工機のフレキシブル化、自動化については、小中量、大量生産に係らず、加工品質の維持、監視など、インライン計測が必要となる。インライン計測は、加工現場での環境下で信頼性の高い、高精度かつ高能率な測定が必要とされる。また、要求される寸法精度や環境などの条件によって接触式、非接触式のインライン計測機を使い分けている。そして、切粉、切削液、温度変動、機械振動などの影響を十分回避するために、接触子をマスタ、ワークに当接させる接触式の外径測定装置が広く用いられている。 Furthermore, regarding the flexibility and automation of processing machines as a means of production equipment that responds to market trends such as product diversification and shortening of product life, we maintain and monitor processing quality regardless of whether it is small, medium, or mass production. Inline measurement is required. In-line measurement requires highly reliable, highly accurate, and highly efficient measurement under the environment of the machining site. In addition, contact and non-contact in-line measuring instruments are used depending on the required dimensional accuracy and environmental conditions. In order to sufficiently avoid the effects of chips, cutting fluid, temperature fluctuations, mechanical vibrations, etc., a contact-type outer diameter measuring device is widely used in which a contactor is brought into contact with a master or a work.
インラインでの計測は、加工機の精度、安定性、能率、稼動率などの向上に寄与できるものでなくてはならなく、スクラップと休止時間を低減し、効率を上げるための正確な計測、作業時間削減、を維持しながら計測しなければならない。接触式の外径測定装置としては、零点調整が簡単にでき、小型・シンプルな構造であり、先端部に被測定物に当接される接触子を有する測定レバーを備えた測定ヘッドが知られ、例えば、特許文献1に記載されている。 In-line metrology must contribute to improving the accuracy, stability, efficiency and availability of processing machines, reducing scrap and downtime and increasing efficiency. You have to measure while maintaining time reduction. As a contact-type outer diameter measuring device, there is known a measuring head equipped with a measuring lever that allows easy zero point adjustment, is compact and has a simple structure, and has a contact at the tip that contacts the object to be measured. , for example, in US Pat.
また、高精度の外径測定には、被測定物であるワークの精密な位置決めが必要なこと、ガイドに被測定物を挿入する場合、隙間量が少ないことが必要とされる。そのため、手作業機の場合、搬入出の作業性が悪く、自動機の場合、搬入出設備に精密な位置決め機構、フローティング機構、リリービング機構が必要となる。 Further, for highly accurate outer diameter measurement, it is necessary to precisely position the workpiece, which is the object to be measured, and to have a small gap when inserting the object to be measured into the guide. Therefore, in the case of a manual machine, workability of loading and unloading is poor, and in the case of an automatic machine, a precision positioning mechanism, a floating mechanism, and a relieving mechanism are required for the loading and unloading equipment.
フローティング機構に関しては、筒状部材に棒状部材を嵌合させる際に、両部材間の相対位置関係が少々不正確でも正確な嵌合が可能なように、挿入側でそのずれを保証して良好な挿入作業を保証することが特許文献2に記載されている。 Regarding the floating mechanism, when fitting the rod-shaped member to the cylindrical member, it is good to ensure that there is no misalignment on the insertion side so that accurate fitting is possible even if the relative positional relationship between the two members is slightly inaccurate. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-300001 describes that a smooth insertion operation is guaranteed.
上記特許文献1に記載の測定ヘッドにおいて、接触子としては先端が球面又はボールとなったものが用いられる。そして、球面又はボール接触子がワークに当接されるが、測定ヘッドとワークの間には、径方向のクリアランス(ワークを挿入するための隙間)が必要となる。そして、ワークや測定ヘッドを縦置き姿勢にすると、測定時に傾くことがある。この傾きの向きなどにばらつきがあるため、測定精度が不安定になる。
In the measuring head described in
また、製造ラインでは、ワークを横置き姿勢(中心軸を水平方向に延ばした状態)にして搬送することが一般的である。このため、ワークの径を測定するときには、測定時に一旦ワークを縦置き姿勢にし、測定後に横置き姿勢に戻している。従って、高精度の外径測定には、被測定物であるワークの精密な位置決めが必要となる。そのため、測定機を構成する部品に高精度が必要となり、コスト高となる。 Moreover, in a manufacturing line, it is common to transport a workpiece in a horizontal posture (a state in which the central axis is extended in the horizontal direction). For this reason, when measuring the diameter of a work, the work is once put in the vertical position during measurement, and then returned to the horizontal position after the measurement. Therefore, highly accurate outer diameter measurement requires precise positioning of the workpiece, which is the object to be measured. Therefore, high precision is required for parts constituting the measuring machine, resulting in high cost.
また、ガイドにワークを挿入する場合、高精度に測定するためには、球面又はボール接触子とワークとの隙間量を少なくとも片側20~30μm程度と小さくしなければならない。そのため、測定が手作業機の場合は、搬入出の作業性が悪く、自動機の場合は、搬入出設備に精密な位置決め機構、フローティング機構、リリービング機構が必要となる。ただし、特許文献2に記載のようなフローティング機構は、構造が複雑になり小型化が難しく、かつ部品点数が増加し、コスト増や信頼性の低下を招く恐れがある。 Also, when a work is inserted into the guide, the gap between the spherical or ball contactor and the work must be as small as 20 to 30 μm on at least one side in order to measure with high accuracy. Therefore, in the case of manual measurement, workability of loading and unloading is poor, and in the case of automatic measurement, a precise positioning mechanism, floating mechanism, and relieving mechanism are required for the loading and unloading equipment. However, the floating mechanism as described in Patent Document 2 has a complicated structure, is difficult to reduce in size, and increases the number of parts, which may lead to an increase in cost and a decrease in reliability.
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、ガイドとワークとの隙間量を比較的に大きくしても高精度で、安定した測定精度、繰り返し精度を確保できるようにして、外径測定時、被測定物であるワークの精密な位置決めを不必要とすることにある。そして、測定機本体のコスト低減、手作業機の搬入出の作業性向上、自動機の搬入出設備の簡素化によるコスト低減を行うことにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, and to ensure high accuracy, stable measurement accuracy, and repeatability even when the gap between the guide and the workpiece is relatively large. To eliminate the need for precise positioning of a workpiece, which is an object to be measured, during measurement. Another object is to reduce costs by reducing the cost of the main body of the measuring machine, improving the workability of loading and unloading manual machines, and simplifying the loading and unloading equipment for automatic machines.
上記目的を達成する本発明は、ヘッド本体に測定方向及びリトラクト方向に揺動自在に取り付けられた測定レバーと、該測定レバーに設けられ被測定物に当接する接触子と、前記接触子の変位量を検出する検出器と、を備えた外径測定装置において、前記被測定物を挟み込んで当接する円柱形状のバーコンタクトとされた前記接触子と、前記被測定物を挟み込んで当接する前記接触子の平行度を調整する角度調整機構と、を備え、少なくとも前記被測定物を挟み込んで当接する一方の前記接触子は、前記測定レバーに設けられたことを特徴としたものである。 The present invention for achieving the above object comprises a measuring lever attached to a head body so as to be swingable in a measuring direction and a retracting direction; a detector for detecting an amount, wherein the contactor is a cylindrical bar contact that sandwiches and abuts the object to be measured; and the contact that sandwiches and abuts the object to be measured. and an angle adjustment mechanism for adjusting the parallelism of the elements, and at least one of the contact elements that sandwiches and abuts the object to be measured is provided on the measurement lever.
また、2本の前記接触子のうち一方は前記測定レバーに設けられ、他方は固定されたことが望ましい。 Moreover, it is preferable that one of the two contactors is provided on the measuring lever and the other is fixed.
さらに、前記角度調整機構は前記測定レバーに設けられることが望ましい。 Furthermore, it is desirable that the angle adjustment mechanism is provided on the measurement lever.
さらに、前記角度調整機構は、前記測定レバーに設けられたスリットと、該スリットに係合するように挿入され締め付け、あるいは緩めることにより、前記スリットの間隔を変化させるボルトと、を備えたことが望ましい。 Further, the angle adjustment mechanism may include a slit provided in the measuring lever, and a bolt that is inserted into the slit so as to engage with the slit and tightened or loosened to change the interval between the slits. desirable.
さらに、前記被測定物を挿入して前記被測定物の姿勢を規制するガイドを備えたことが望ましい。 Further, it is desirable to provide a guide for inserting the object to be measured and regulating the posture of the object to be measured.
さらに、前記被測定物の径が7~10mmで前記ガイドへの前記被測定物の挿入範囲が40~60mmの場合、前記被測定物と前記ガイドとの隙間を片側で180~250μmとしたことが望ましい。 Further, when the diameter of the object to be measured is 7 to 10 mm and the insertion range of the object to be measured into the guide is 40 to 60 mm, the gap between the object to be measured and the guide is 180 to 250 μm on one side. is desirable.
本発明は、ヘッド本体に測定方向及びリトラクト方向に揺動自在に取り付けられた測定レバーと、前記被測定物を挟み込んで当接する円柱形状のバーコンタクトとされた接触子と、前記接触子の変位量を検出する検出器と、を備えた外径測定装置の調整方法であって、少なくとも前記被測定物を挟み込んで当接する一方の前記接触子は前記測定レバーに設けられ、前記被測定物の基準となるマスタを前記接触子の軸方向の中央にセットして径を測定し、中央から前記接触子の軸方向に前記マスタを移動して径を測定し、測定値の変化に応じて前記接触子の角度を調整し、径の変化が許容値以内となるようにして前記接触子を平行とすることを特徴とする。 The present invention comprises a measuring lever attached to a head body so as to be capable of swinging in a measuring direction and a retracting direction, a contactor that is a cylindrical bar contact that contacts with the object to be measured sandwiched therebetween, and a displacement of the contactor. and a detector for detecting a quantity, wherein at least one of the contactors that sandwiches and abuts the object to be measured is provided on the measuring lever, A master that serves as a reference is set at the center of the contact in the axial direction to measure the diameter, the master is moved from the center in the axial direction of the contact to measure the diameter, and the change in the measured value changes the diameter of the contact. The angle of the contact is adjusted to make the contact parallel so that the change in diameter is within a permissible value.
上記において、少なくとも前記被測定物を挟み込んで当接する一方の前記接触子の角度を調整することが望ましい。 In the above, it is desirable to adjust the angle of at least one of the contactors with which the object to be measured is sandwiched.
本発明によれば、被測定物を挟み込んで当接する接触子を円柱形状のバーコンタクトとし、接触子が設けられる測定レバーに2本の接触子を平行となるようにする角度調整機構を備えるので、被測定物の倒れによる傾きによる測定誤差を低減することができる。その結果、ガイドとワークとの隙間量を比較的に大きくしても高精度で、安定した測定精度、繰り返し精度を確保できる。したがって、容易かつ高精度並びに自動で被測定物の外径を測定できる。 According to the present invention, the contactors that sandwich and abut against the object to be measured are cylindrical bar contacts, and the measurement lever on which the contactors are provided is provided with an angle adjusting mechanism that makes the two contactors parallel to each other. , it is possible to reduce the measurement error caused by the inclination of the object to be measured. As a result, even if the clearance between the guide and the work is relatively large, high accuracy, stable measurement accuracy and repeatability can be ensured. Therefore, the outer diameter of the object to be measured can be measured easily, accurately and automatically.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、一実施形態である外径測定装置の概略を示す側面図、図2は、被測定物であるワーク50をガイド51に装着した測定時の状態を示す側面図、図3は、その上面図である。ヘッド本体12には、一対の基部レバー14-1、14-2が設けられ、検出器内部の支点である支軸16-1、16-2を中心に測定方向(矢印A方向)及びリトラクト方向(矢印B方向)に揺動自在に設けられる。
FIG. 1 is a side view showing an outline of an outer diameter measuring apparatus according to one embodiment, FIG. 2 is a side view showing a state in which a
基部レバー14-1、14-2の各基端部(図面視下端)には、基部レバー14-1、14-2の変位量を検出する検出器となる差動トランス18-1、18-2が設けられている。差動トランス18-1、18-2は、コア18-1A、18-2Aとボビン18-1B、18-2Bとから構成される。コア18-1A、18-2Aは基部レバー14-1、14-2の基端部に固定されると共に、ボビン18-1B、18-2Bはヘッド本体12に固定される。
Differential transformers 18-1 and 18-, which serve as detectors for detecting the amount of displacement of the base levers 14-1 and 14-2, are provided at the base ends (lower ends in the drawing) of the base levers 14-1 and 14-2. 2 is provided. The differential transformers 18-1, 18-2 are composed of cores 18-1A, 18-2A and bobbins 18-1B, 18-2B. The cores 18-1A, 18-2A are fixed to the base ends of the base levers 14-1, 14-2, and the bobbins 18-1B, 18-2B are fixed to the
また、基部レバー14-1、14-2の基端部には、スプリング20-1、20-2が取り付けられている。スプリング20-1、20-2の付勢力によって、基部レバー14-1、14-2は測定方向である矢印A方向(基部レバー14-1、14-2の先端が互いに近づく方向)に付勢されている。 Further, springs 20-1 and 20-2 are attached to the base ends of the base levers 14-1 and 14-2. By the biasing force of the springs 20-1 and 20-2, the base levers 14-1 and 14-2 are biased in the arrow A direction (the direction in which the tips of the base levers 14-1 and 14-2 approach each other), which is the measurement direction. It is
基部レバー14-1、14-2の先端部(図面視上端)には、ナット部26-1、26-2が形成され、このナット部26-1、26-2には軸部28-1、28-2が設けられている。軸部28-1、28-2には、バーコンタクトフィンガとされた2本の測定レバー32-1、32-2が角度調整を可能として設けられている。 Nut portions 26-1 and 26-2 are formed at the tip portions (upper ends in the drawing) of the base levers 14-1 and 14-2. , 28-2 are provided. Two measurement levers 32-1 and 32-2, which are bar contact fingers, are provided on the shafts 28-1 and 28-2 so as to be capable of angle adjustment.
測定レバー32-1、32-2の先端部には、円柱形状のバーコンタクトとされた接触子34-1、34-2がそれぞれ取り付けられており、接触子34-1、34-2を被測定物であるワーク50に当接させてワーク50の外径寸法の測定を行う。接触子34-1、34-2は、変位センサとして被測定物である円柱形状のワーク50に直接接触する部分である。
Contactors 34-1 and 34-2, which are cylindrical bar contacts, are attached to the tips of the measurement levers 32-1 and 32-2, respectively. The outside diameter of the
接触子34-1、34-2は、軸方向がワーク50の軸方向と直交するように配置され、ワーク50を挟み込んで当接する。接触子としては、ボール接触子、球面接触子、ローラ接触子、円形フラット接触子などが知られている。接触子34-1、34-2は、ワーク50のガイド51への搬入出が容易であり、ワーク50とガイド51との隙間が大きくても繰り返し精度を確保するため、円柱形状のバーコンタクトとしている。
The contactors 34-1 and 34-2 are arranged so that their axial directions are orthogonal to the axial direction of the
図2はワーク50をガイド51に装着した状態を示し、ワーク50の傾きが測定精度に大きく影響するので、図示のようにワーク50が上から挿入された場合のガイドとなり、ワーク50の姿勢を規制するために必要とされている。このように構成したワーク50の外径測定では、ガイド51を精密に位置決めし、その後にワーク50をガイド51の穴内へ挿入し、所定深さに位置したら、2本の接触子34-1、34-2をワーク50に当接させる。
FIG. 2 shows a state in which the
このとき、測定レバー32-1、32-2は、支軸16-1、16-2を中心に回動し、基部レバー14-1、14-2の基端部に固定されたコア18-1A、18-2Aが変位する。そして、接触子34-1、34-2がワーク50に当接すると、変位量の検出器となる差動トランス18-1、18-2によって変位量を検出して、変位量に応じた信号をワーク50の外径として出力する。
At this time, the measurement levers 32-1 and 32-2 rotate around the support shafts 16-1 and 16-2, and the cores 18- fixed to the base ends of the base levers 14-1 and 14-2 are rotated. 1A, 18-2A are displaced. When the contacts 34-1 and 34-2 come into contact with the
図3は、主に測定レバー32-1、32-2及びワーク50を挟み込むため対向している接触子34-1、34-2を示している。一方の測定レバー32-1は、スリット35-1、35-2及びボルト36-1、36-2によるA方向、B方向の角度調整機構を有している。
FIG. 3 mainly shows measurement levers 32-1 and 32-2 and contactors 34-1 and 34-2 facing each other for sandwiching the
つまり、ボルト36-1、36-2はスリット35-1、35-2に係合するように挿入され、ボルト36-1、36-2を締め付け、あるいは緩めることを行えば、スリット35-1、35-2の間隔が変化して測定レバー32-1を弾性変形させる。これにより、接触子34-1の接触子34-2に対する角度を調整してより厳密に接触子34-1と接触子34-2とを平行とすることができる。 That is, the bolts 36-1 and 36-2 are inserted so as to engage with the slits 35-1 and 35-2, and when the bolts 36-1 and 36-2 are tightened or loosened, the slits 35-1 are inserted. , 35-2 is changed to elastically deform the measuring lever 32-1. Thereby, the angle of the contactor 34-1 with respect to the contactor 34-2 can be adjusted to make the contactor 34-1 and the contactor 34-2 parallel more strictly.
図4は、ワーク50の倒れ(傾き)の測定精度への影響を示したもので、傾きの精度への影響、図5がワーク50の外径の大きさの影響、図6が接触子34-1、34-2の径の影響を示している。図4(a)はワーク50の傾きが無い場合で、接触子34-1、34-2の径が2mm、ワーク50の外径が7mmとしている。この場合、接触子34-1、34-2の中心間の距離は9mmとなる。
FIG. 4 shows the influence of inclination (inclination) of the
図4(b)はワーク50の傾きが1°の場合で、接触子34-1、34-2の中心間の距離は(1/cos(1°))×9=9.00137mmとなる。
FIG. 4B shows the case where the
図4(c)は、ワーク50の傾きが5°の場合で、接触子34-1、34-2の中心間の距離は、同様に、9.03438mmとなる。つまり、ワーク50に傾きがあると、径が大きい方向の誤差となり、傾きが大きい程、測定誤差は大きくなる。したがって、図2で示したように、ワーク50の姿勢をガイド51で極力小さな傾きとなるように規制することが重要となる。
FIG. 4(c) shows the case where the
図5は図4に対して、ワーク50の外径の大きさを17mmと大きくして、同様にワーク50の傾きの影響を示している。図5(a)はワーク50の傾きが無い場合であり、接触子34-1、34-2の中心間の距離は19mmとなる。図5(b)はワーク50の傾きが1°の場合で、接触子34-1、34-2の中心間の距離は19.00289mmとなる。
FIG. 5 similarly shows the influence of the inclination of the
図5(c)は、ワーク50の傾きが5°の場合で、接触子34-1、34-2の中心間の距離は19.07258mmとなる。つまり、同じ傾きであっても、ワーク50の外径が大きい程、測定誤差は大きくなる。
FIG. 5C shows the case where the
図6は接触子34-1、34-2の径を4mmと大きくして、同様にワーク50の傾きの影響を示している。接触子34-1、34-2の径が4mm、ワーク50の外径が7mmとしている。図6(a)はワーク50の傾きが無い場合であり、接触子34-1、34-2の中心間の距離は11mmとなる。図6(b)はワーク50の傾きが1°の場合で、接触子34-1、34-2の中心間の距離は11.00168mmとなる。
FIG. 6 similarly shows the influence of the inclination of the
図6(c)は、ワーク50の傾きが5°の場合で、接触子34-1、34-2の中心間の距離は11.04202mmとなる。つまり、同じ傾きであっても、接触子34-1、34-2の径が大きい程、測定誤差は大きくなる。
FIG. 6C shows the case where the
図7は、円柱形状のバーコンタクトとされた接触子34-1、34-2の平行度とワーク50の位置との測定誤差に対する影響を示した部分上面図である。ワーク50は、接触子34-1、34-2に対して図7(a)に示すようにA、B、C、D方向に位置が移動、ずれて位置決めされる可能性がある。図7(b)(c)(d)は、接触子34-1と34-2とが平行でない場合を図示している。
FIG. 7 is a partial top view showing the influence of the parallelism of the contacts 34-1 and 34-2, which are cylindrical bar contacts, and the position of the
図7(b)は、ワーク50が接触子34-1と34-2との中央に位置した場合、図7(c)はワーク50がA方向、上にずれた場合、図7(d)はB方向、下にずれた場合である。測定圧は、接触子34-1、34-2の軸方向の中央に掛かる。
FIG. 7(b) shows the case where the
図7(b)を基準にすると、図7(c)では接触子34-1と34-2との間隔が小さくなった位置にワーク50が位置するので、ワーク50の外径が実際より大きく測定される誤差を生じる。逆に、図7(d)では接触子34-1と34-2との間隔が大きくなった位置にワーク50が位置するので、ワーク50の外径が実際より小さく測定される。
Using FIG. 7(b) as a reference, in FIG. 7(c), the
ワーク50がC方向、D方向に移動した場合は、変位量を検出する二個の差動トランス18-1、18-2の差をワーク50の外径に演算するので、相殺されて誤差は生じない。したがって、C、D方向は問題ないが、A、B方向にワーク50を精密に位置決めしなければならず、ワーク50とガイド51の隙間を小さくする必要がある。
When the
図8は、円柱形状のバーコンタクトとされた接触子34-1と34-2とを平行に調整した例を図7と同様に示したものである。図8からも分かるように接触子34-1と34-2とが平行であれば、ワーク50がA方向、B方向にずれた場合でも測定誤差を生じることがない。したがって、ワーク50とガイド51の隙間を大きくして、ワーク50の測定時における搬入出の作業性向上、自動機の搬入出設備の簡素化が可能となり、測定機本体のコスト低減に繋がる。
FIG. 8 shows, like FIG. 7, an example in which the contacts 34-1 and 34-2, which are cylindrical bar contacts, are adjusted in parallel. As can be seen from FIG. 8, if the contacts 34-1 and 34-2 are parallel, even if the
図9は、接触子34-1と34-2との平行出しを行う角度調整機構を示す上面図、図10は角度調整方法を示すフローチャートである。図3で説明したように、一方の測定レバー32-1は、スリット35-1、35-2及びボルト36-1、36-2によるA方向、B方向の角度調整機構を有している。他方の測定レバー32-2は、角度調整機構を有していない。角度調整に伴う被測定物は、真円度の高いマスタ52を用いる。
FIG. 9 is a top view showing an angle adjustment mechanism for parallelizing the contacts 34-1 and 34-2, and FIG. 10 is a flow chart showing the angle adjustment method. As described with reference to FIG. 3, one measuring lever 32-1 has an angle adjusting mechanism in the A and B directions by means of slits 35-1, 35-2 and bolts 36-1, 36-2. The other measurement lever 32-2 does not have an angle adjustment mechanism. A
マスタ52を円柱形状のバーコンタクトとされた接触子34-1、34-2の軸方向の中央にセットする。マスタ52をA方向に移動して測定値が大きくなるならば、図9(a)の状態であるので、ボルト36-2を締めて押し込む。これにより、スリット35-2の間隔が開いて行き、スリット35-1、35-2の略中間点を支点として接触子34-1の角度が図9(b)に示すように変化して、接触子34-1と34-2とを平行にして行くことができる。
The
同様に、マスタ52をB方向に移動して測定値が大きくなるならば、図9(c)の状態であるので、ボルト36-1を締めて押し込む。これにより、スリット35-1の間隔が開いて行き、スリット35-1、35-2の略中間点を支点として接触子34-1の角度が図9(d)に示すように変化して、接触子34-1と34-2とを平行にして行くことができる。
Similarly, if the
上記の調整を行い、A方向、B方向にマスタ52を動かしても測定値が変動しなくなれば、接触子34-1と34-2とが平行になったことになる。そこで、ボルト36-1、36-2を固定して平行出し調整が完了したことになる。平行出し調整が完了した後は、マスタ52を用いてA方向、B方向に動かして径変化が無ければ終了し、径変化があれば調整を始めからやり直す。
When the above adjustment is performed and the
図10は、上記の手順を示すフローチャートであり、まず、真円度の高いマスタ52を接触子34-1、34-2の軸方向の中央にセットして径を測定する。接触子34-1、34-2の軸方向であるA及びB方向にマスタ52を中央から移動して同様に径を測定する。そして、径の測定値の変化に応じて接触子34-1と34-2とが互いに平行となるように角度を調整する。
FIG. 10 is a flow chart showing the above procedure. First, the
具体的には、A方向にマスタ52を移動したとき、測定された径の値が中央にセットした場合に比べ大となれば、図9(a)の状態であり、ボルト36-2を締めて押し込む。B方向にマスタ52を移動したとき、測定された径の値が中央にセットした場合に比べ大となれば、図9(c)の状態であり、ボルト36-1を締めて押し込む。上記のステップを径の変化が無くなる、あるいは許容値以内となるまで繰り返す。
Specifically, when the
次にボルト36-1、36-2を図2で示される固定ボルト35-3を締め付けることで固定する。この状態で再度、マスタ52を接触子34-1、34-2の軸方向の中央にセットして径を測定する。A及びB方向にマスタ52を移動して同様に径を測定して径の変化が無くなる、あるいは許容値以内であることを確認する。径の変化が有る場合は、ボルト36-1、36-2の固定を緩めて、始めからやり直す。
Next, the bolts 36-1 and 36-2 are fixed by tightening the fixing bolt 35-3 shown in FIG. In this state, the
以上、円柱形状のバーコンタクトとされた接触子34-1、34-2を用いて、少なくとも一方に角度調整機構(図3におけるスリット35-1、35-2及びボルト36-1、36-2)を設ける。これにより、円柱形状のバーコンタクトを厳密に平行とすることができ、被測定物であるワーク50のy方向(図7のAB方向)の位置精度を必要としない。
As described above, using the cylindrical bar contacts 34-1 and 34-2, at least one of the angle adjusting mechanisms (the slits 35-1 and 35-2 and the bolts 36-1 and 36-2 in FIG. ) is provided. As a result, the cylindrical bar contacts can be made exactly parallel, and positional accuracy in the y direction (the AB direction in FIG. 7) of the
また、x方向(図7のCD方向)は、検出器である差動トランス18-1、18-2の検出の倍率が同じであれば、どこの位置にいても相殺されて測定値が安定する。そして、被測定物とガイドの隙間量を大きくしても、高精度な測定が可能となる。また、被測定物の搬入出が容易となる。具体的には従来の測定器の5倍以上の隙間量で繰り返し1μm以下の保障が可能となった。なお、検出器は差動トランスとして説明したが、例えば光方式等の変位測定器であれば同様である。 In addition, in the x direction (CD direction in FIG. 7), if the detection magnification of the differential transformers 18-1 and 18-2, which are detectors, is the same, they are offset at any position and the measured value is stable. do. Even if the gap between the object to be measured and the guide is increased, highly accurate measurement is possible. In addition, carrying in and out of the object to be measured is facilitated. Specifically, it is possible to guarantee a repeatability of 1 μm or less with a gap that is five times greater than that of conventional measuring instruments. Although the detector has been described as a differential transformer, the same applies if it is a displacement measuring device such as an optical system.
さらに、被測定物の傾きには円柱形状のバーコンタクトとされた接触子34-1、34-2の径が小さく、被測定物の測定径が小さい方が、測定誤差が小さく有利となる。本発明者の鋭意研究の結果、接触子34-1、34-2の径は2~4mmが実用的であり、誤差が小さく適切であることが判明した。 Furthermore, the smaller the diameter of the cylindrical bar contacts 34-1 and 34-2, the smaller the measurement diameter of the object to be measured, the smaller the measurement error. As a result of diligent research by the present inventors, it has been found that the diameter of the contactors 34-1 and 34-2 is practically 2 to 4 mm and is suitable with small error.
図7で示した測定圧に差を付け、片側を低測定圧とすると測定値が安定する。これは、被測定物の測定時のみならず、接触子34-1の角度調整のためのマスタの測定時にも有効である。また、揺動自在の2本の測定レバー32-1、32-2を用いることで説明したが、角度調整機構を設けていない測定レバー32-2の揺動量を小さくしたものや、ほぼ固定したものに円柱形状のバーコンタクトとされた接触子34-1、34-2を適用しても、被測定物の傾きに対する誤差を低減する効果がある。 If the measurement pressure shown in FIG. 7 is made different and one side is set to a low measurement pressure, the measurement value is stabilized. This is effective not only when measuring an object to be measured, but also when measuring a master for adjusting the angle of the contactor 34-1. In addition, although the two measurement levers 32-1 and 32-2 that are freely swingable have been described, the measurement lever 32-2 that is not provided with an angle adjustment mechanism has a smaller amount of swinging, or is substantially fixed. Even if the cylindrical bar contacts 34-1 and 34-2 are applied to an object, there is an effect of reducing the error due to the inclination of the object to be measured.
以上によれば、被測定物の倒れによる傾きのみ誤差要因となる。また、小径のバーコンタクトとされた接触子を使うことにより、この誤差要因を低減することができる。具体的には、バーコンタクトの直径1mm、傾き0.5°で0.4μm程度の誤差までに改善できた。 According to the above, only the inclination due to the inclination of the object to be measured becomes an error factor. In addition, by using a small-diameter bar contact, this error factor can be reduced. Specifically, when the diameter of the bar contact is 1 mm and the inclination is 0.5°, the error can be improved to about 0.4 μm.
さらに、被測定物であるワーク50と被測定物の傾き規制用のガイド51の径に依存するが、従来の1.5~10倍程度の隙間であっても、繰り返し精度1μm程度を達成することが可能となった。具体的には、被測定物の径が7~10mmでガイド挿入範囲が40~60mmの場合、片側180~250μmの隙間で繰り返し精度が1μmであった。従来は、繰り返し精度1μmを達成するには、片側30μmの隙間が必要であった。
Furthermore, although it depends on the diameter of the
その結果、外径測定装置へワーク50を搬入出するローダーの精度を落とせる。そして、自動機の場合、搬入出設備に精密な位置決め機構、フローティング機構、リリービング機構を低価格とすることができる。
As a result, the accuracy of the loader that carries the
また、従来の外径測定装置に対して測定レバーを代えるだけで良いので、検出器等は代える必要がなく、コスト上昇は最小限で済む。さらに、工作機械や専用機における加工後のワークの測定工程が促進され、作業効率が向上する。 In addition, since it is sufficient to replace the measuring lever with respect to the conventional outer diameter measuring device, there is no need to replace the detector and the like, and the increase in cost can be minimized. Furthermore, the process of measuring workpieces after machining in machine tools and dedicated machines is accelerated, and work efficiency is improved.
12…ヘッド本体
14-1、14-2…基部レバー
16-1、16-2…支軸
18-1、18-2…差動トランス(検出器)
18-1A、18-2A…コア
18-1B、18-2B…ボビン
20-1、20-2…スプリング
26-1、26-2…ナット部
28-1、28-2…軸部
32-1、32-2…測定レバー
34-1、34-2…接触子
35-1、35-2…スリット
35-3…固定ボルト
36-1、36-2…ボルト
50…ワーク
51…ガイド
52…マスタ
12... Head body 14-1, 14-2... Base lever 16-1, 16-2... Support shaft 18-1, 18-2... Differential transformer (detector)
18-1A, 18-2A... Core 18-1B, 18-2B... Bobbin 20-1, 20-2... Spring 26-1, 26-2... Nut part 28-1, 28-2... Shaft part 32-1 , 32-2... Measurement lever 34-1, 34-2... Contact 35-1, 35-2... Slit 35-3... Fixing bolt 36-1, 36-2...
Claims (7)
前記被測定物を挟み込んで当接する円柱形状のバーコンタクトとされた前記接触子と、
前記被測定物を挟み込んで当接する前記接触子の平行度を調整する角度調整機構と、
を備え、少なくとも前記被測定物を挟み込んで当接する一方の前記接触子は、前記測定レバーに設けられ、他方は固定されたことを特徴とする外径測定装置。 A measurement lever attached to a head body so as to be swingable in a measurement direction and a retraction direction, a contact provided on the measurement lever and brought into contact with an object to be measured, and a detector for detecting the amount of displacement of the contact. In an outer diameter measuring device equipped with
the contactor, which is a cylindrical bar contact that sandwiches and abuts the object to be measured;
an angle adjustment mechanism that adjusts the parallelism of the contactors that sandwich and contact the object to be measured;
wherein at least one of the contactors that clamps and abuts on the object to be measured is provided on the measuring lever, and the other is fixed .
前記測定レバーに設けられたスリットと、
該スリットに係合するように挿入され締め付け、あるいは緩めることにより、前記スリットの間隔を変化させるボルトと、
を備えたことを特徴とする請求項2に記載の外径測定装置。 The angle adjustment mechanism is
a slit provided in the measuring lever;
a bolt that is inserted so as to engage with the slit and is tightened or loosened to change the interval between the slits;
The outer diameter measuring device according to claim 2 , characterized by comprising:
被測定物を挟み込んで当接する円柱形状のバーコンタクトとされた接触子と、前記接触子の変位量を検出する検出器と、を備えた外径測定装置の調整方法であって、
少なくとも前記被測定物を挟み込んで当接する一方の前記接触子は前記測定レバーに設けられ、前記被測定物の基準となるマスタを前記接触子の軸方向の中央にセットして径を測定し、中央から前記接触子の軸方向に前記マスタを移動して径を測定し、測定値の変化に応じて前記接触子の角度を調整し、径の変化が許容値以内となるようにして前記接触子を平行とすることを特徴とする外径測定装置の調整方法。 a measurement lever attached to the head body so as to be swingable in the measurement direction and the retraction direction;
A method for adjusting an outer diameter measuring device comprising: a cylindrical bar contact that sandwiches and abuts an object to be measured; and a detector that detects the amount of displacement of the contact.
At least one of the contactors that sandwiches and abuts the object to be measured is provided on the measurement lever, and a master serving as a reference for the object to be measured is set at the center of the contactor in the axial direction to measure the diameter, The master is moved from the center in the axial direction of the contact, the diameter is measured, the angle of the contact is adjusted according to the change in the measured value, and the contact is made so that the change in the diameter is within the allowable value. A method for adjusting an outer diameter measuring device, characterized in that the elements are parallel.
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