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JPS6116582B2 - - Google Patents
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JPS6116582B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6116582B2
JPS6116582B2 JP1207679A JP1207679A JPS6116582B2 JP S6116582 B2 JPS6116582 B2 JP S6116582B2 JP 1207679 A JP1207679 A JP 1207679A JP 1207679 A JP1207679 A JP 1207679A JP S6116582 B2 JPS6116582 B2 JP S6116582B2
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JP
Japan
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tool
measuring
spindle
light
hole
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Application number
JP1207679A
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Japanese (ja)
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JPS55106748A (en
Inventor
Jiro Takashita
Noriho Takahashi
Hiroshi Inaba
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Hitachi Seiki Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Seiki Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、工作機械、特にマシニングセンタ等
の主軸に挿着して、被測定物を測定する自動計測
装置の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement in an automatic measuring device that is inserted into the main shaft of a machine tool, particularly a machining center, and measures an object to be measured.

従来から、工具と同様に回転する主軸の工具挿
着孔に挿着して使用する測定用工具では、測定信
号をいかにして取り出すかが問題となつている。
一例として、測定用工具に出力用のソケツトを設
け、主軸頭の前端に進退可能なプラグを設けて、
測定用工具を工具挿着孔に挿着した後、ソケツト
にプラグを差し込んで、測定信号を外部に取り出
すものがあるが、プラグが加工領域の近くにある
為、クーラントや切粉によつて汚され、耐久性の
点で問題があつた。
BACKGROUND ART Conventionally, with measurement tools that are used by being inserted into a tool insertion hole of a spindle that rotates like a tool, how to extract a measurement signal has been a problem.
As an example, a measurement tool is provided with an output socket, and a plug that can move forward and backward is provided at the front end of the spindle head.
After inserting the measuring tool into the tool insertion hole, there are some tools that take out the measurement signal by inserting a plug into the socket, but since the plug is located near the machining area, it may get contaminated by coolant or chips. However, there were problems with durability.

また、無接触型の装置として、測定用工具に設
けられたランプの光を、主軸頭の前端に設けられ
た受光素子で検出するものがあるが、照明等の外
乱によつて検出が妨げられたり、またクーラント
や切粉等によつて受光素子が汚される不具合点が
あつた。
Additionally, there is a non-contact type device that detects the light from a lamp installed on a measuring tool using a light receiving element installed at the front end of the spindle head, but the detection may be hindered by disturbances such as lighting. There was also the problem that the light receiving element was contaminated by coolant, chips, etc.

本発明は、上記した従来の自動計測装置の不具
合点を解決したものであつて、前記した交換型の
測定用工具において、測定用工具に測定子が被測
定物の位置を検出した時発光する発光体を設け、
該発光体の光を主軸後方に伝達すべく主軸中心部
に主軸軸線と平行に貫通孔を形成し、該貫通孔を
通つた光を検出すべく前記主軸後方の固定部に受
光体を設けた、工作機械の自動計測装置を提供す
るにある。
The present invention solves the above-mentioned problems of the conventional automatic measuring device, and provides the above-mentioned replaceable measuring tool, which emits light when the measuring tip of the measuring tool detects the position of the object to be measured. Provide a luminous body,
A through hole is formed in the center of the spindle parallel to the axis of the spindle in order to transmit the light from the light emitting body to the rear of the spindle, and a photoreceptor is provided at the fixed part behind the spindle to detect the light passing through the through hole. , to provide automatic measuring devices for machine tools.

すなわち、本発明の自動計測装置では、主軸内
部を通して発光体の光を受光体へ伝達する方式で
あるから、他の照明等の外乱の影響を全く受け
ず、それによつて主軸前部から主軸後部に至る長
い距離の間で光の伝達を可能としたものである。
また、発光体や受光体は一切外部に露出しないか
ら、クーラントや切粉等の悪影響を受けず、耐久
性の点でも向上する。
In other words, since the automatic measuring device of the present invention uses a system in which the light from the emitter is transmitted to the photoreceptor through the inside of the spindle, it is completely unaffected by external disturbances such as other lighting, and as a result, the light from the front of the spindle to the rear of the spindle is transmitted. This enabled the transmission of light over long distances.
Furthermore, since the light emitter and photoreceptor are not exposed to the outside, they are not adversely affected by coolant, chips, etc., and durability is also improved.

本発明の自動計測装置では、主軸中心部を通し
て発光体の光を固定側の受光体に伝達するように
しているから、主軸のいかなる割出し角度位置に
おいても、測定用工具の発光体の光を固定側の受
光体に伝達することが可能となる。これによつ
て、測定用工具の測定子を最も適切な測定角度位
置に割出して測定し、その測定結果を受光体に伝
達出来る。このように、主軸を割出して測定子を
任意の角度位置に割出す方式は、第6図〜第7図
に示すように、主軸中心と測定中心との製作誤
差、及び測定用工具を工具挿着孔に挿着する時に
必然的に主ずる取り付け誤差を補償した測定方法
を採用することを可能とするものである。
In the automatic measuring device of the present invention, the light from the light emitter of the measuring tool is transmitted through the center of the spindle to the light receiver on the fixed side. It becomes possible to transmit the light to the fixed side photoreceptor. Thereby, the probe of the measurement tool can be indexed to the most appropriate measurement angle position for measurement, and the measurement results can be transmitted to the photoreceptor. As shown in Figures 6 and 7, this method of indexing the spindle and indexing the probe to an arbitrary angular position is difficult due to the manufacturing error between the spindle center and the measurement center, and the measurement tool This makes it possible to employ a measurement method that compensates for the installation error that inevitably occurs when inserting into the insertion hole.

また、本発明の自動計測装置では、前記した発
光体の光を伝達する為の貫通孔を通して、測定子
の測定部近傍に圧縮空気を効果的に供給し、測定
面に付着した切粉やクーラントを吹き飛ばして、
正確な測定を行なうことが可能となる。この目的
の為、本発明では、主軸後方に設けられた工具ア
ンクランプ用シリンダを3ポジシヨン型(アンク
ランプ位置、測定位置、クランプ位置)にし、測
定位置においては、測定用工具は工具挿着孔にク
ランプされ、かつピストン先端が主軸の引張り棒
の後端面に軽く接触して、圧縮空気を引張り棒に
形成された貫通孔に効果的に供給するようにして
いる。
In addition, in the automatic measuring device of the present invention, compressed air is effectively supplied to the vicinity of the measuring section of the measuring head through the through hole for transmitting the light of the light emitting body, and chips and coolant adhering to the measuring surface are removed. Blow away,
It becomes possible to perform accurate measurements. For this purpose, in the present invention, the cylinder for tool unclamping provided at the rear of the spindle is of a three-position type (unclamping position, measuring position, clamping position), and in the measuring position, the measuring tool is inserted into the tool insertion hole. The tip of the piston lightly contacts the rear end surface of the pull rod of the main shaft, so that compressed air is effectively supplied to the through hole formed in the pull rod.

以下本発明の工作機械の自動計測装置の一実施
例について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。第1図は本発明の自動計測装置を内蔵した横
型マシニングセンタの全体側面図である。ベツド
1上にはテーブル2が摺動可能に載置され、テー
ブル2上に載置された割出しテーブル3上には、
ワークWが取り付けられている。ベツド1と連結
されたベツド4上には、コラム5が前記テーブル
2の摺動方向と直角な水平方向に摺動可能に載置
されている。コラム5の側面には、主軸頭6が上
下方向に摺動可能に担持され、主軸頭6の上面に
は、回転割出し可能な工具貯蔵マガジン7が載置
され、所要の工具を挿着した工具ソケツトを、中
間搬送装置8によつて工具貯蔵マガジン7から取
り外して主軸軸線と平行に位置決めした後、工具
交換腕9によつて、主軸中の工具と中間搬送装置
8の工具とを入れ換える。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an automatic measuring device for a machine tool according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall side view of a horizontal machining center incorporating an automatic measuring device of the present invention. A table 2 is slidably placed on the bed 1, and an index table 3 placed on the table 2 has a
Workpiece W is attached. A column 5 is placed on a bed 4 connected to the bed 1 so as to be slidable in a horizontal direction perpendicular to the sliding direction of the table 2. A spindle head 6 is supported on the side surface of the column 5 so as to be slidable in the vertical direction, and a tool storage magazine 7 that can be rotated and indexed is placed on the top surface of the spindle head 6, into which required tools are inserted. After the tool socket is removed from the tool storage magazine 7 by the intermediate transfer device 8 and positioned parallel to the spindle axis, the tool in the spindle and the tool in the intermediate transfer device 8 are exchanged by the tool exchange arm 9.

本発明で使用される測定用工具10は、通常の
切削用工具と全く同一構造を有していて、工具貯
蔵マガジン7中に貯蔵され、必要に応じて、前記
中間搬送装置8と工具交換腕9によつて、主軸中
に挿着されるものである。測定用工具10の先端
の測定子11がワークWと接触した位置を検出す
る為に、コラム5の下方後面にはリニアスケール
12が固定され、リニアスケール12と対になつ
たスライダ13がベツド4側に固定されている。
また、コラム5の側面にはリニアスケール14が
固定され、主軸頭6側にはリニアスケール14と
対になつたスライダ(図示せず)が固定されてい
る。同様に、図示しないが、ベツド1とテーブル
2にも一対のリニアスケールとスライダが固定さ
れている。
The measuring tool 10 used in the present invention has exactly the same structure as a normal cutting tool, and is stored in a tool storage magazine 7, and is connected to the intermediate conveyance device 8 and the tool exchange arm as needed. 9, it is inserted into the main shaft. In order to detect the position where the probe 11 at the tip of the measuring tool 10 contacts the work W, a linear scale 12 is fixed to the lower rear surface of the column 5, and a slider 13 paired with the linear scale 12 is mounted on the bed 4. Fixed on the side.
Further, a linear scale 14 is fixed to the side surface of the column 5, and a slider (not shown) paired with the linear scale 14 is fixed to the spindle head 6 side. Similarly, although not shown, a pair of linear scales and sliders are also fixed to the bed 1 and the table 2.

第2図及び第3図は、主軸頭6の縦断面図であ
る。主軸頭6には、主軸15が軸受16A〜16
Dによつて回転可能に軸承され、主軸15の先端
には、切削工具及び測定用工具10を受け入れる
為の工具挿着孔17が形成されている。主軸15
の軸心に形成された貫通孔18内には、引張り棒
19が主軸軸線と平行に往復摺動可能に挿嵌さ
れ、皿ばね20によつて常時後方に引張り込まれ
ている。引張り棒19の先端には、半径方向に移
動可能に3個の鋼球21が組み込まれ、引張り棒
19の先端部が摺動可能に嵌合するカムスリーブ
22の内周カム面との協働作用により、前記鋼球
21を出入りさせる。すなわち引張り棒19の往
復移動に伴なつて、鋼球21を半径方向に出入り
させ、工具後端のプルスタツド23と係合させた
り、係合を解除したりする。引張り棒19の前部
には、常時スプリング24によつて前方に付勢さ
れるロツド25が挿嵌され、工具が工具挿着孔1
7から取り出された際前進して、鋼球21が落下
するのを防止している。また、引張り棒19及び
ロツド25には、各々軸方向に貫通孔19A,2
5Aが穿設されている。
2 and 3 are longitudinal sectional views of the spindle head 6. FIG. In the spindle head 6, the spindle 15 has bearings 16A to 16.
A tool insertion hole 17 is formed at the tip of the main shaft 15 to receive a cutting tool and a measuring tool 10. Main shaft 15
A tension rod 19 is inserted into the through hole 18 formed at the axis of the main shaft so as to be slidable back and forth parallel to the axis of the main shaft, and is constantly pulled rearward by a disc spring 20. Three steel balls 21 are incorporated into the tip of the pull rod 19 so as to be movable in the radial direction, and cooperate with the inner cam surface of the cam sleeve 22 into which the tip of the pull rod 19 is slidably fitted. The action moves the steel ball 21 in and out. That is, as the pull rod 19 reciprocates, the steel balls 21 are moved in and out in the radial direction to engage and disengage the pull stud 23 at the rear end of the tool. A rod 25 that is always urged forward by a spring 24 is inserted into the front part of the tension bar 19, and the tool is inserted into the tool insertion hole 1.
When the steel ball 21 is taken out from the steel ball 7, it moves forward and prevents the steel ball 21 from falling. Further, the tension bar 19 and the rod 25 have through holes 19A and 2 in the axial direction, respectively.
5A is drilled.

第3図に示すように、主軸頭6の後部にはシリ
ンダ26が固定され、シリンダ26には、その前
側に大径のシリンダ室26Aと、後側に小径のシ
リンダ室26Bが形成されている。シリンダ室2
6Aには、中空のピストン27が軸方向に摺動可
能に挿嵌されている。また、シリンダ室26Bに
は、ピストン28が軸方向に摺動可能に挿嵌さ
れ、ピストン28と一体のピストンロツド28A
が、ピストン27の中空部に摺動可能に挿嵌され
ている。シリンダ26には、ピストン27の前部
シリンダ室に連通する圧力油通路29A、ピスト
ン27と28との間のシリンダ室に連通する圧力
油通路29B、ピストン28の後部シリンダ室に
連通する圧力油通路29Cが各々穿孔され、各圧
力油通路29A,29B,29Cに選択的に圧油
を供給することにより、ピストン28の停止位置
を3段階に制御できる。
As shown in FIG. 3, a cylinder 26 is fixed to the rear of the spindle head 6, and the cylinder 26 has a large diameter cylinder chamber 26A on the front side and a small diameter cylinder chamber 26B on the rear side. . cylinder chamber 2
A hollow piston 27 is fitted into 6A so as to be slidable in the axial direction. Further, a piston 28 is fitted into the cylinder chamber 26B so as to be slidable in the axial direction, and a piston rod 28A integrated with the piston 28 is inserted into the cylinder chamber 26B so as to be slidable in the axial direction.
is slidably inserted into the hollow portion of the piston 27. The cylinder 26 includes a pressure oil passage 29A communicating with the front cylinder chamber of the piston 27, a pressure oil passage 29B communicating with the cylinder chamber between the pistons 27 and 28, and a pressure oil passage communicating with the rear cylinder chamber of the piston 28. 29C are perforated, and by selectively supplying pressure oil to each pressure oil passage 29A, 29B, and 29C, the stop position of the piston 28 can be controlled in three stages.

ピストンロツド28Aの先端には、押し付け棒
30が螺合され、押し付け棒30の先端部には、
スリーブ状の軸受メタル31が摺動可能に嵌合
し、スプリング32によつて常時前方に付勢され
ている。また、前記した引張り棒19の後端に
は、軸受メタル31が当接する軸受メタル33が
固定されている。ピストン28の3段階の停止位
置を確認する為、押し付け棒30の後方ねじ部に
は、ドツグD―1とD―2がねじ込まれ、リミツ
トスイツチLS―1、LS―2、LS―3を踏むこと
により動作の確認が行なわれる。
A pressing rod 30 is screwed onto the tip of the piston rod 28A, and the tip of the pressing rod 30 has a
A sleeve-shaped bearing metal 31 is slidably fitted, and is always urged forward by a spring 32. Furthermore, a bearing metal 33 is fixed to the rear end of the above-mentioned tension rod 19, with which a bearing metal 31 comes into contact. In order to confirm the three stop positions of the piston 28, dogs D-1 and D-2 are screwed into the rear threaded part of the push rod 30, and limit switches LS-1, LS-2, and LS-3 are stepped on. The operation is confirmed by

押し付け棒30の後端にはスリーブ34がねじ
込まれている。スリーブ34には、受光体(フオ
トトランジスタ等)35が挿入されて接着された
アダプタ36と、受光体35の出力端子に接続さ
れた出力コネクタ37とが取り付けられている。
また、スリーブ34には、軸線に対し直角方向か
ら圧縮空気供給用ホース38がねじ込まれてい
る。押し付け棒30の軸心には、貫通孔30Aが
穿孔されているから、後記する如く測定用工具1
0内部の発光体が測定時に発光すると、貫通孔2
5A,19A,30Aを通つた光が受光体35に
よつて検出される。
A sleeve 34 is screwed into the rear end of the pressing rod 30. Attached to the sleeve 34 are an adapter 36 into which a photoreceptor (such as a phototransistor) 35 is inserted and bonded, and an output connector 37 connected to an output terminal of the photoreceptor 35.
Further, a compressed air supply hose 38 is screwed into the sleeve 34 from a direction perpendicular to the axis. Since a through hole 30A is bored in the axis of the pressing rod 30, the measuring tool 1 can be inserted as described later.
When the light emitter inside 0 emits light during measurement, the through hole 2
The light passing through 5A, 19A, and 30A is detected by the photoreceptor 35.

上記したアンクランプ用シリンダ26は、通常
の加工作業に使用する切削用工具の場合と測定用
工具10の場合とでは、異なつた動作を行なう。
すなわち、通常の切削用工具も主軸の工具挿着孔
17に挿着する場合には、圧力油通路29Cに圧
油を供給し、圧力油通路29A,29Bをタンク
側に接続すれば、ピストン28は最も前進した位
置まで移動して、押し付け棒30の前端面で引張
り棒19を皿ばね20に逆らつて押し出し、鋼球
21をプルスタツド23から解放する。この時、
圧縮空気供給用ホース38から圧縮空気が供給さ
れ、圧縮空気は貫通孔30A,19A,25Aを
通つて工具挿着孔17を清掃する。新しい切削用
工具が挿着されると、圧力油通路29Aはタンク
側に接続されたままで、圧力油通路29Bに圧油
が供給され、圧力油通路29Cがタンク側に接続
されるので、ピストン28は第2図及び第3図に
示す最も後退した位置まで移動し、引張り棒19
は皿ばね20によつて後退して、新しい切削用工
具を工具挿着孔17にクランプする。この時、軸
受メタル33と31との間には隙間が出来るの
で、次に主軸15が回転して加工を開始しても、
発熱等の必配は全く無い。
The unclamping cylinder 26 described above performs different operations depending on whether it is a cutting tool used in normal machining operations or when it is used as a measuring tool 10.
That is, when a normal cutting tool is also inserted into the tool insertion hole 17 of the spindle, if pressure oil is supplied to the pressure oil passage 29C and the pressure oil passages 29A and 29B are connected to the tank side, the piston 28 moves to the most advanced position and pushes the pull rod 19 against the disc spring 20 with the front end face of the push rod 30, releasing the steel ball 21 from the pull stud 23. At this time,
Compressed air is supplied from the compressed air supply hose 38, and the compressed air cleans the tool insertion hole 17 through the through holes 30A, 19A, and 25A. When a new cutting tool is inserted, the pressure oil passage 29A remains connected to the tank side, pressure oil is supplied to the pressure oil passage 29B, and the pressure oil passage 29C is connected to the tank side, so that the piston 28 is moved to the most retracted position shown in FIGS. 2 and 3, and the pull rod 19
is retracted by the disk spring 20 to clamp a new cutting tool into the tool insertion hole 17. At this time, a gap is created between the bearing metals 33 and 31, so even if the main shaft 15 rotates next time and machining starts,
There is no need for fever etc.

工具挿着孔17に測定用工具10が挿着された
場合には、圧力油通路29Bはタンク側、圧力油
通路29Cには圧油が供給されたままで、圧力油
通路29Aに圧油が供給されるので、ピストン2
7と28との受圧面積の差によつて、ピストン2
8は中間位置まで後退する。これによつて、引張
り棒19は皿ばね20によつて後退して、測定用
工具10を工具挿着孔17にクランプする。この
時、軸受メタル31はスプリング32によつて、
軽く軸受メタル33に押し付けられて、貫通孔3
0Aと19Aを連通させ、発光体の光の拡散及び
外乱の影響を防ぐと共に、測定中に供給される圧
縮空気のもれを防ぐ働きを行なう。また、測定時
に軸15を低速で回転させる使い方をした場合で
も、接触部が軸受メタルで構成されているから何
ら支障が無い。
When the measuring tool 10 is inserted into the tool insertion hole 17, the pressure oil passage 29B remains on the tank side, pressure oil remains supplied to the pressure oil passage 29C, and pressure oil is supplied to the pressure oil passage 29A. Therefore, piston 2
Due to the difference in pressure receiving area between 7 and 28, piston 2
8 retreats to the intermediate position. As a result, the tension rod 19 is moved back by the disc spring 20 and the measuring tool 10 is clamped in the tool insertion hole 17. At this time, the bearing metal 31 is moved by the spring 32.
The through hole 3 is pressed lightly against the bearing metal 33.
0A and 19A are communicated to prevent the diffusion of light from the light emitter and the influence of disturbances, and also to prevent leakage of compressed air supplied during measurement. Further, even if the shaft 15 is rotated at a low speed during measurement, there will be no problem since the contact portion is made of bearing metal.

次に、第4図及び第5図に示す測定用工具10
の内部構造について詳細に説明する。第4図は、
先端の測定子球39がワークWに接触すると、測
定子球39とワークW及び機械本体との間で電気
回路が形成されて、発光体が発光する形式の測定
用工具である。測定用工具10の工具ホルダ40
の後端にねじ込まれたプルスタツド23には、軸
心部に貫通孔23Aが穿孔されている。また、工
具ホルダ40の中央部には、発光体(赤外線発光
ダイオード等)41が接着されたアダプタ42が
取り付けられている。
Next, the measuring tool 10 shown in FIGS. 4 and 5
The internal structure of is explained in detail. Figure 4 shows
When the measuring ball 39 at the tip comes into contact with the work W, an electric circuit is formed between the measuring ball 39, the work W, and the machine body, and the measuring tool emits light from a light emitting body. Tool holder 40 of measurement tool 10
A pull stud 23 screwed into the rear end of the pull stud 23 has a through hole 23A bored in its axial center. Furthermore, an adapter 42 to which a light emitter (such as an infrared light emitting diode) 41 is adhered is attached to the center of the tool holder 40 .

工具ホルダ40の前端面には、絶縁ソケツト4
3を介してボデイ44がボルト止めされており、
ボデイ44には電池45が内蔵されている。ボデ
イ44の軸心部には、ロツド46が軸方向に摺動
可能に挿嵌され、スプリング47によつて常時前
方に付勢されている。ロツド46の前端には、ス
リーブ48がねじ込まれ、測定子球39がスプリ
ング49によつて引つ張られ、スリーブ48の前
端部に保持されている。前記した電池45の一方
の端子は、抵抗50を介して発光体41の一方の
端子に電線で接続され、発光体41の他方の端子
は工具ホルダ40にアースされている。又、電池
45の他方の端子は、工具ホルダ40と絶縁ソケ
ツト43によつて絶縁された測定子球39に接続
されている。
An insulating socket 4 is provided on the front end surface of the tool holder 40.
The body 44 is bolted through 3,
A battery 45 is built into the body 44. A rod 46 is fitted into the axial center of the body 44 so as to be slidable in the axial direction, and is always urged forward by a spring 47. A sleeve 48 is screwed into the front end of the rod 46, and the probe ball 39 is pulled by a spring 49 and held at the front end of the sleeve 48. One terminal of the battery 45 described above is connected to one terminal of the light emitter 41 via a resistor 50 with an electric wire, and the other terminal of the light emitter 41 is grounded to the tool holder 40. The other terminal of the battery 45 is connected to the probe ball 39 which is insulated from the tool holder 40 by the insulating socket 43.

従つて、測定子球39がワークWの測定面と接
触すると、測定子球39、ワークW、機械本体、
工具ホルダ40との間で電気回路が形成されて、
発光体41が発光し、貫通孔23A,25A,1
9A,30Aを通つた光が、受光体35によつて
検出される。測定子球39はスプリング49によ
つてスリーブ48に保持されているが、測定子球
39がワークWの測定面と軸線に対して直角方向
から接触した後、更に行き過ぎた場合には、測定
子球39はスプリング49に逆らつて逃げること
が出来、測定面から離れると、元の位置に復原す
る。また、ロツド46は軸線方向に後退する余裕
があるので、この測定用工具は、主軸軸線方向と
主軸軸線に直角な方向の数種類の測定が可能であ
る。
Therefore, when the measuring ball 39 comes into contact with the measurement surface of the work W, the measuring ball 39, the work W, the machine body,
An electric circuit is formed with the tool holder 40,
The light emitter 41 emits light, and the through holes 23A, 25A, 1
The light passing through 9A and 30A is detected by the photoreceptor 35. The gauge head ball 39 is held in the sleeve 48 by a spring 49, but if the gauge head ball 39 comes into contact with the measurement surface of the workpiece W from a direction perpendicular to the axis, and then travels too far, the gauge head The ball 39 is able to escape against the spring 49 and returns to its original position once it leaves the measurement surface. Further, since the rod 46 has a margin of retreat in the axial direction, this measuring tool is capable of making several types of measurements in the direction of the spindle axis and in the direction perpendicular to the spindle axis.

第5図は、マイクロスイツチ51と電池45を
内蔵し、測定子52が押されると、マイクロスイ
ツチ51がONして、発光体41が発光する形式
のものである。この測定用工具10は、測定子5
2が軸線と直角方向に力を受けると、球面軸受5
3を中心としてテコ運動を行ない、鋼球54を介
して、リニアモーシヨンベアリング55に案内さ
れたロツド56を押し、マイクロスイツチ51を
ONさせる。また、測定子52が軸線方向に力を
受けると、測定子52はリニアモーシヨンペアリ
ング57に案内されて押し込まれ、鋼球54を介
してロツド56を押し、マイクロスイツチ51を
ONさせる。測定子52に力が加わらなくなる
と、スプリング58によつて、測定子52は元に
戻る。
The device shown in FIG. 5 has a built-in micro switch 51 and a battery 45, and when a probe 52 is pressed, the micro switch 51 turns on and the light emitting body 41 emits light. This measuring tool 10 has a measuring point 5
When 2 receives a force perpendicular to the axis, the spherical bearing 5
3, the rod 56 guided by the linear motion bearing 55 is pushed through the steel ball 54, and the micro switch 51 is activated.
Turn it on. Furthermore, when the probe 52 receives a force in the axial direction, the probe 52 is guided by the linear motion pairing 57 and pushed in, pushing the rod 56 through the steel ball 54 and turning the micro switch 51.
Turn it on. When the force is no longer applied to the probe 52, the spring 58 returns the probe 52 to its original position.

第4図及び第5図に示すように、各測定用工具
10には、測定子球39及び測定子52の近傍に
開口する空気流通孔59が設けられており、測定
中前記プルスタツド23の貫通孔23Aを通して
供給された圧縮空気が、測定子近傍の測定面に吹
き付けられて測定面を効果的に清掃し、正確な測
定を行なう為の一助となる。
As shown in FIGS. 4 and 5, each measuring tool 10 is provided with an air circulation hole 59 that opens near the measuring tip 39 and the measuring tip 52, so that the pull stud 23 can pass through the measuring tool 10 during measurement. The compressed air supplied through the hole 23A is blown onto the measurement surface near the probe, effectively cleaning the measurement surface and helping to perform accurate measurements.

第6図及び第7図は、本発明の自動計測装置を
使用して、主軸中心と測定子中心との誤差を補償
するようにした測定方法を示すものである。すな
わち、第6図―Aはラフな測定方法を示すもので
あつて、主軸中心と測定子11の中心間には、必
ず個有の製作誤差と、測定用工具を主軸の工具挿
着孔に挿着する度毎に若干変化する取り付け誤差
が有り、この二種類の誤差の和をΔとする。測
定子11を穴60の一方の端に接触させて、P1
をリニアスケールに読み取り、次に測定子11を
穴60の他方の端に接触させて、P2の値をリニア
スケールで読み取り、穴60の中心Psを求める
と、 Ps=P1+P−P/2 となつて、実際の中心からΔだけずれて測定さ
れる不具合点がある。この不具合点を解決する
為、第6図―Bは、P1の値をリニアスケールで読
み取つた後、測定子11を穴60の内壁から若干
離し、主軸15を180度回転して停止させた後、
測定子11を穴60の他方の端に接触させてP2
の値をリニアスケールで読み取り、穴60の中心
sを求めると、 Ps=P1+P−P/2 で求めた値と、実際の穴の中心とが正確に一致す
る。
6 and 7 show a measuring method in which the automatic measuring device of the present invention is used to compensate for the error between the center of the main axis and the center of the probe. In other words, Fig. 6-A shows a rough measurement method, and there is always a unique manufacturing error between the center of the spindle and the center of the probe 11, and there is always a possibility that the measurement tool should not be inserted into the tool insertion hole of the spindle. There is an installation error that changes slightly each time it is inserted, and the sum of these two types of errors is Δ. Touch the probe 11 to one end of the hole 60 and read the P 1 value on the linear scale, then touch the probe 11 to the other end of the hole 60 and read the P 2 value on the linear scale. , when the center P s of the hole 60 is determined, P s =P 1 +P 2 -P 1 /2, and there is a defective point that is measured deviated from the actual center by Δ. In order to solve this problem, Figure 6-B shows that after reading the value of P 1 on the linear scale, the probe 11 was moved slightly away from the inner wall of the hole 60, and the main shaft 15 was rotated 180 degrees and stopped. rear,
When the measuring element 11 is brought into contact with the other end of the hole 60 and the value of P 2 is read on a linear scale, the center P s of the hole 60 is determined as P s = P 1 + P 2 − P 1 /2. The value matches the actual center of the hole exactly.

第7図はワークWの壁の位置を正確に測定する
方法を示したもので、第7図―Aに示すように、
一度ワークWの壁に測定子11を接触させて、P1
の値をリニアスケールで読み取り、次に第7図―
Bに示すように測定子11を壁から離して主軸1
5を180度回転して位置決めし、第7図―Cに示
すように再び測定子11を壁に接触させて、P2
値をリニアスケールで読み取れば、実際の壁の位
置Pxは、 Px=P+P/2+r (ただしrは測定子の半 径) により誤差Δを補償した正確な値として求めら
れる。
Figure 7 shows a method for accurately measuring the wall position of the work W. As shown in Figure 7-A,
Once the probe 11 is brought into contact with the wall of the workpiece W, P 1
Read the value on the linear scale, then read the value in Figure 7 -
As shown in B, move the measuring head 11 away from the wall and move the main shaft 1.
5 is rotated 180 degrees to position it, and as shown in Fig. 7-C, the contact point 11 is brought into contact with the wall again, and the value of P 2 is read on the linear scale, then the actual wall position P x is P x = P 1 + P 2 /2 + r (where r is the radius of the probe), which is obtained as an accurate value that compensates for the error Δ.

第8図は、本発明の自動計測装置を制御する制
御ブロツク図である。テープ指令により工作機械
を移動し、測定子11がワークWに接触すると、
発光体41が発光し、その光を受光体35が検知
すると、その時のリニアスケール12とスライダ
13の相対位置をスケール読取装置61で読み取
り、メリ62に記憶させる。測定子球直径設定部
63は、事前に測定しておいて測定子球の直径寸
法D1をプリセツトする為のものであり、その値
とメモリ62の値とを使つて、データ演算部64
で所要の計算を行ない、NC装置65に補正信号
を発する。
FIG. 8 is a control block diagram for controlling the automatic measuring device of the present invention. When the machine tool is moved by the tape command and the probe 11 comes into contact with the workpiece W,
When the light emitter 41 emits light and the light receiver 35 detects the light, the relative position between the linear scale 12 and the slider 13 at that time is read by the scale reader 61 and stored in the memory 62. The measuring ball diameter setting section 63 is used to preset the diameter dimension D1 of the measuring ball by measuring it in advance, and uses that value and the value in the memory 62 to set the diameter of the measuring ball in the data calculation section 64.
performs necessary calculations and issues a correction signal to the NC device 65.

例えば、第9図に示す穴の内径寸法と心ずれを
測定する場合を例にとれば、最初図面で指定され
た穴の中心位置Aに測定子11を移動させ、その
時のリニアスケールの読みDAをメモリ62に記
憶させる。次に測定子11をC方向へ移動させ、
B点で測定子11がワークの内面に接触した時の
リニアスケールの読みDBをメモリ62に記憶さ
せる。次に測定子11をE方向へ移動させ、D点
で接触した時のリニアスケールの読みDDをメモ
リ62に記憶させ、データ演算部64で下記の式
に基ずいて計算する。
For example, when measuring the inner diameter dimension and misalignment of a hole shown in Fig. 9, first move the measuring tip 11 to the center position A of the hole specified in the drawing, and then read the linear scale D. A is stored in the memory 62. Next, move the measuring head 11 in the C direction,
The linear scale reading D B when the probe 11 contacts the inner surface of the workpiece at point B is stored in the memory 62. Next, the measuring stylus 11 is moved in the E direction, and the linear scale reading D D when it makes contact at point D is stored in the memory 62, and the data calculating section 64 calculates it based on the following formula.

穴径=DB−DD+D1 心ずれ=DA−D+D/2 第10図は、基準位置からの端面のずれを測定
する場合の例である。第8図に示す端面基準値設
定部66に、基準位置からの端面の寸法D2をプ
リセツトしておく。最初、基準位置Fに測定子1
1を移動させ、その時のリニアスケールの読みD
Fをメモリ62に記憶させる。次に測定子11を
H方向へ移動させ、G点で測定子11がワークの
端面に接触した時のリニアスケールの読みDG
メモリ62に記憶させ、データ演算部64で下記
の式に基ずいて計算する。
Hole diameter=D B −D D +D 1 Misalignment=D A −D B +D D /2 FIG. 10 is an example of measuring the deviation of the end face from the reference position. The end face dimension D2 from the reference position is preset in the end face reference value setting section 66 shown in FIG. At first, the measuring tip 1 is placed at the reference position F.
1 and read the linear scale at that time D
F is stored in the memory 62. Next, the gauge head 11 is moved in the H direction, and the linear scale reading D G when the gauge head 11 contacts the end surface of the workpiece at point G is stored in the memory 62, and the data calculation unit 64 calculates the value based on the following formula. and calculate.

端面ずれ=(DF−DG)−D2 以上詳細に述べた如く、本発明は発光体及び受
光体が一切外部に露出しない構造であるから、切
粉やクーラメント等の塵埃の影響を全く受けず、
また照明等の外乱の影響も受けないので、耐久性
と信頼性の高い自動計測装置を得ることが出来
る。また、主軸の中心部を通して発光体の光を検
出する方法であるから、主軸の割出し角度位置に
拘束されることなく、発光体の光を外部で検出で
きるから、主軸を割出しながら測定する方法を採
用できる効果が生じる。
End face deviation = (D F - D G ) - D 2 As described in detail above, the present invention has a structure in which neither the light emitting body nor the light receiving body is exposed to the outside, so it is less susceptible to the influence of dust such as chips and coolant. I didn't receive it at all,
Furthermore, since it is not affected by external disturbances such as lighting, it is possible to obtain a highly durable and reliable automatic measuring device. In addition, since the method detects the light from the light emitter through the center of the main axis, the light from the light emitter can be detected externally without being restricted by the indexing angle position of the main axis, so measurements can be made while indexing the main axis. The effect is that the method can be adopted.

以上述べた如く、本発明は実施例に示された構
成に限定されるものではなく、請求の範囲に記載
された本発明の技術思想を逸脱しない範囲内での
変更は予期されるところである。
As described above, the present invention is not limited to the configurations shown in the embodiments, and modifications are expected without departing from the technical idea of the present invention as described in the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の自動計測装置を装備したマシ
ニングセンタの全体側面図、第2図及び第3図は
主軸頭の一部縦断面図、第4図及び第5図は測定
用工具の一実施例を示す断面図、第6図及び第7
図は本発明の自動計測装置を使用して効果的な測
定方法を示す説明図、第8図は本発明の自動計測
装置の制御ブロツク図、第9図及び第10図は測
定順序を示す説明図である。 図において、10…測定用工具、11…測定
子、12,14…リニアスケール、13…スライ
ダ、15…主軸、17…工具挿着孔、19…引張
り棒、26…シリンダ、35…受光体、41…発
光体、45…電池。
Fig. 1 is an overall side view of a machining center equipped with the automatic measuring device of the present invention, Figs. 2 and 3 are partial vertical sectional views of the spindle head, and Figs. 4 and 5 are illustrations of an implementation of the measuring tool. Cross-sectional views showing examples, Figures 6 and 7
The figure is an explanatory diagram showing an effective measurement method using the automatic measuring device of the present invention, FIG. 8 is a control block diagram of the automatic measuring device of the present invention, and FIGS. 9 and 10 are explanatory diagrams showing the measurement order. It is a diagram. In the figure, 10...Measurement tool, 11...Measure head, 12, 14...Linear scale, 13...Slider, 15...Main shaft, 17...Tool insertion hole, 19...Tension rod, 26...Cylinder, 35...Photoreceptor, 41... Luminous body, 45... Battery.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 主軸頭に回転可能に設けられ先端部に工具挿
着孔を有する主軸と、前記工具挿着孔に挿着可能
で先端部に測定子を有する測定用工具と、該測定
用工具に設けられ前記測定子が被測定物の位置を
検出した時発光する発光体と、該発光体の光を主
軸後方に伝達する為に前記主軸中心部に主軸軸線
と平行に形成された貫通孔と、該貫通孔を通つた
光を検出すべく前記主軸後方の固定部に設けられ
た受光体とからなる工作機械の自動計測装置。
1. A spindle rotatably provided on the spindle head and having a tool insertion hole at its tip; a measuring tool that can be inserted into the tool insertion hole and has a measuring tip at its tip; a light emitter that emits light when the measuring head detects the position of the object to be measured; a through hole formed in the center of the spindle parallel to the axis of the spindle for transmitting light from the light emitting body to the rear of the spindle; An automatic measuring device for a machine tool, comprising a photoreceptor provided on a fixed part behind the spindle to detect light passing through the through hole.
JP1207679A 1979-02-05 1979-02-05 Automatic instrument for machine tool Granted JPS55106748A (en)

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