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JPH079306A - 被工作物の表面付近の凹凸を検出するための装置 - Google Patents

被工作物の表面付近の凹凸を検出するための装置

Info

Publication number
JPH079306A
JPH079306A JP15820094A JP15820094A JPH079306A JP H079306 A JPH079306 A JP H079306A JP 15820094 A JP15820094 A JP 15820094A JP 15820094 A JP15820094 A JP 15820094A JP H079306 A JPH079306 A JP H079306A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
probe
inspection
tool
machine tool
workpiece
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.)
Pending
Application number
JP15820094A
Other languages
English (en)
Inventor
Helmut Reitz
ライツ ヘルムート
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institut Dr Friedrich Foerster Pruefgeraetebau GmbH and Co KG
Original Assignee
Institut Dr Friedrich Foerster Pruefgeraetebau GmbH and Co KG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institut Dr Friedrich Foerster Pruefgeraetebau GmbH and Co KG filed Critical Institut Dr Friedrich Foerster Pruefgeraetebau GmbH and Co KG
Publication of JPH079306A publication Critical patent/JPH079306A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/90Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
    • G01N27/9013Arrangements for scanning
    • G01N27/902Arrangements for scanning by moving the sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/0009Energy-transferring means or control lines for movable machine parts; Control panels or boxes; Control parts
    • B23Q1/0018Energy-transferring means or control lines for movable machine parts; Control panels or boxes; Control parts comprising hydraulic means
    • B23Q1/0027Energy-transferring means or control lines for movable machine parts; Control panels or boxes; Control parts comprising hydraulic means between moving parts between which an uninterrupted energy-transfer connection is maintained
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/20Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring workpiece characteristics, e.g. contour, dimension, hardness
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/34Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces

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  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被工作物の表面付近の凹凸特に表面粗度を、
望ましくは工作操作の位置で工作工程の間または後で直
接的に検査または試験する。 【構成】 検査工具(11)は、プローブ・レセプタク
ル(14)に弾力的に伸縮性に装置したプローブ・キャ
リア(16)内のエディー電流プローブとして製作した
検査プローブ(17)を有し、プローブ・レセプタクル
(14)はプローブ案内シリンダ(12)内で横断方向
に移動自在に成してあり固定手段(15)によって位置
を固定することが出来る。モース式内部テーパー(1
3)がプローブ案内シリンダ(12)に形成してあり、
これを用いて工作機械(33)のスピンドルへプローブ
案内シリンダ(12)の受け入れを行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は表面の凹凸、特に被工作
物の表面の粗度を、望ましくは機械加工工程中またはそ
の後直接的に試験または検査するための試験または検査
装置に関する。より特定すれば、本発明は被工作物の工
作中に、たとえば切削工具または工作機械を用いて作成
された表面粗度を、被工作物の各工作工程の後で工作機
械に装着したまま工作位置で直接的に検査し、各工作段
階後の表面の品質を定量化し得るような、任意で工作パ
ラメータを変更または適切な時期に摩耗した切削工具を
交換し得るようにして、望ましくない広範な凹凸が発生
しないようにする技術に関する。
【0002】
【従来の技術】最終検査の形態以外にも工作工程に出来
る限り近接させて被工作物の検査を実行することは合理
的かつ歩留まりの良い製造を可能にし、また被工作物の
工作機械における制御回路を空間と時間の観点から短縮
することにもつながる。従って、より特定すれば目的
は、工作した被工作物の状態の迅速かつ定量的な評価を
実現することにより、ここから工作パラメータの有利な
変更および/または工具の摩滅状態に関する結論を引き
出せるようにすることである。この目的において、工作
機械の空間的近傍で作動し得るような検査または試験装
置を使用する。
【0003】ドイツ特許第DE3,942,805号で
は、孔に挿入可能なフィーラまたはプローブを有し、孔
の内部表面に沿って該プローブが案内され、表面粗度の
値を生成する評価ユニットへ信号を送信するようになし
た、工作機械の搬送面に向けて工作台上に装着し振動防
止した表面測定部を開示している。所定の値の範囲を超
過すると、評価ユニットは工作パラメータ(たとえば送
り込み圧力)を変更するための制御信号またはエラー信
号を発生できる。検査しようとする被工作物を検査目的
で工作位置から測定部へ移動し、工作機械に対する測定
部の振動防止の結果、測定中にさらなる被工作物の加工
が可能になる。
【0004】適切な手段を講じている場合、このような
表面粗度測定部は工程すなわち工作位置の比較的近くで
作動するように成しうるもので、異なる測定原理、なか
でも機械電気的、光電気的、または空気力学的原理を基
盤として機能させることが出来る。ドイツ特許第DE
2,707,023A1号から公知となっているよう
に、電気的導体の表面粗度の定量的測定を行なうため
に、電磁気的測定方法たとえば現在表面領域分析を目的
として広範囲に用いられているエディー電流法などを用
いることも可能である。
【0005】ドイツ特許第DE3,723,609A1
号では、固定したエディー電流プローブを備えたエディ
ー電流検査台を開示しており、検査のためには加工した
被工作物を検査台へ装着しなければ成らない。エディー
電流プローブに対して相互に直角となる方向へ被工作物
をモーター駆動で移動し、モータの適切な調整が出来た
時点でエディー電流プローブにより平坦な被工作物表面
を走査することが出来る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、望ま
しくは機械加工工程の間または後で直接的に、機械加工
位置で直接被工作物の表面検査を行なうことが可能で、
表面の凹凸特に被工作物の表面粗度を検査するための検
査装置を提供することである。より特定すれば、工作装
置を検査装置として使用することを可能にすることであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本願の第1発明は、被工作物の表面付近の凹凸を
検査することを目的として前記表面の特性により大幅に
変化する物理量を生成するための被験物体に対して移動
自在な少なくとも1つの検査プローブと、前記検査プロ
ーブと前記被工作物の間の相対的な動きによって前記物
理量を変化させるための検出器と、前記プローブに電力
を供給するためと前記プローブから供給される信号を受
信するための装置とを有し、前記プローブは工作機械上
の工作工具の位置に係止自在な検査工具上に配置してあ
り、前記工作機械は移動自在な部分と固定した部分を有
し、前記検査プローブと前記工作機械の少なくとも1つ
の固定した部分の間には前記プローブの前記電力供給お
よび前記プローブの供給する信号の送信のために少なく
とも1つの回転自在な送信機を設けてある検査装置を要
旨とする。
【0008】また、本願の第2発明は、被工作物の表面
付近の凹凸を検査するために、前記表面の特性により大
幅に変化する物理量を生成するための被験物体に対して
移動自在な少なくとも1つの検査プローブと、前記検査
プローブと前記被工作物の間の相対的な動きによって前
記物理量を変化させるための検出器と、前記プローブに
電力を供給するためと前記プローブから供給される信号
を受信するための装置とを有し、前記プローブは工作機
械上の工作工具の位置に係止自在な検査工具上に配置し
てあることを特徴とする検査装置を要旨とする。
【0009】
【実施例】本発明では、上述の目的のため検査プローブ
と工作装置の固定部分との間に回転自在な伝送装置を設
ける。該送信装置は無接点式に作動する回転自在な伝送
装置として製作するのが望ましく、空気間隙を越えてま
たその両側での交流電圧の伝送は前記交流電圧により誘
導される交流電磁場を用いて行ない、交流電圧がさらに
交流電場を励起することになる。
【0010】検査工具は工作工具の位置に配置すること
が可能である。そのため工作工具を検査装置として用い
ることが出来る。従って本発明では被工作物の工作シー
ケンス内に被工作物の製造と加工品質検査または制御を
直接組み込むことが可能となり、被工作物を工作位置か
ら制御のために移動する必要がなくなる。特に数値制御
加工の場合、結果的に、さらなる調節無しにまた制御前
に、検査する被工作物を予め配置しておくことが可能と
なり、特にデータセットの形で工作機械内へ検査すべき
表面のシーケンスを有することが出来る。従って、加工
装置は検査すべき表面の位置と方向を正確に「知ってお
り」、適切に設定した場合にはその位置まで加工装置に
よって検査工具の検査プローブを直接移動させることが
出来る。このような検査工具のさらに重要な利点は、加
工装置を検査プローブ用マニピュレータとして用いるこ
とが出来ることである。これにより検査装置に専用の筐
体、駆動装置などを提供する必要がなくなり、経済的理
由からも非常に有利である。
【0011】つまり、搬送と据え付けの時間を排除し、
さらに工作時間を最小限に抑えることで、工作位置で直
接被工作物の検査または試験を行なえば機械的工作にお
ける制御回路を大幅に短縮することになる。従って個々
の機械加工工程間の迅速かつ正確な制御ならびに検査
で、機械加工工程中の初期的不良を早期に検出でき、適
切な時期に補正手段を講じることが出来る(たとえば加
工パラメータを変更するまたは工具を変更するなど)。
特に工作表面に高品質が要求される場合、たとえばボー
ルベアリング・シートの高精度孔の製造などにおいて、
品質上の問題を減少または回避することも可能となる。
【0012】本発明の好適実施例において、機械加工工
程への検査装置の統合性は、工作装置の工具レセプタク
ルで用手的にまた自動的に検査工具を交換可能とし、さ
らに同じ方法で除去可能であることにより簡略化され
る。機械加工工程への検査装置の自動的統合性が特に容
易になるのは、検査工具がたとえばモース式内部または
締付テーパーのような規格化した受け入れ手段を有する
点で、これの助けを借りれば加工工具と同じ方法で工作
機械の工具レセプタクルへ、プローブを搭載した移動自
在な検査工具の部分を迅速に、固定的に、位置的に決ま
った方法でチャック止めすることが出来る。たとえば工
具マガジン内の加工工具の場合における個々の検査工程
間の検査工具の装着も、このような規格化した受け入れ
手段により簡略化される。つまり、規格化した受け入れ
手段たとえばモース式内部テーパーを備えた検査工具の
製作によって、検査工具は何等の設計上の変更無しに異
なる多くの工作機械と組み合わせて汎用的に使用でき
る。
【0013】工作機械上のまたはその近傍に外部的に配
置した供給兼信号処理装置と検査工具の可動領域の接続
を行なうためには、工作機械の固定部分と接続自在な接
続手段を検査工具に設け、検査工具の一部として検査工
具ごと交換できるように成して、移動自在なプローブを
搭載した部分を移動自在に装着しておくのが有利であ
る。このような構造は、たとえば工作機械上に回転しな
いように係止した固定接続手段との簡単な接栓接続で検
査工具への外部接続全てをおこなうことが出来るため各
種工作機械への検査工具の汎用性を高めることになる。
【0014】接続手段は、たとえば全ての必要な供給兼
信号接続ならびに回転防止装置を有するプローブ案内手
段と嵌合しプローブ案内手段へ回転式に装置するスリー
ブの形状を成すように製作してもよい。検査工具の挿入
時に、スリーブを工作機械上の回転防止装置へ嵌合させ
ることが出来る。接続手段と工作機械の間の自動閉止の
製作と同時に全ての必要な供給兼信号接続をたとえば接
栓接続で成しうるのが好適である。検査工具の取り外し
時には挿入してある回転防止装置と接栓接続をまた自動
的に開放することが出来る。適切に設計すれば、供給お
よび/または信号接続を回転防止手段として用いること
が出来る。
【0015】高速で回転する検査プローブと外部の供給
兼評価装置との接続を設定する問題において技術的に要
求される部分は、好適実施例においては検査工具と工作
機械の間ではなく検査工具内部で解決している。この目
的で接続手段内のプローブ案内シリンダの装着部分の近
くに、検査プローブの電力供給の送信用として、無接点
式に作動し摩耗しない回転自在な送信機を設けてあり、
検査プローブから検査装置の電子回路へ供給される信号
を提供しまたこれ自体が周知の方法によって高信頼性で
回転に関与しない回転式検査プローブの電気接続を行な
うようになっている。
【0016】接続手段およびプローブ案内手段におい
て、回転自在な送信機は、空気間隙で相互に隔てられて
おり対向するが同一の構造の送信接点シューを有してお
り、交流電磁場の誘導により空気間隙内で交流電圧を橋
渡ししまたはその逆に前記交流電磁場が交流電圧へ変換
されるようになっている。
【0017】回転自在な送信機の近くでは、送信機の周
辺領域に対して適切に封止してあり回転に左右されず作
動するようになした、迅速に脱着自在な圧縮ガス接続か
らプローブ案内シリンダおよびプローブ・レセプタクル
の圧搾ガス・チャネル系への接続手段へ圧搾ガスを伝送
するための圧搾ガス伝送機構を適切に設けてある。検査
プローブの近くで、圧搾ガス・チャネル系は外部への排
出口を有する。圧搾ガス供給用の接栓接続と、接続手段
内やプローブ案内シリンダ、プローブ・レセプタクル、
プローブ・キャリアの圧搾ガス・チャネル系、並びに回
転に左右されずに作動する圧搾ガス伝送系が検査工具上
に設けた検査プローブの測定領域の清掃手段の一部を構
成する。つまり、検査測定中に検査プローブの測定領域
には切削屑特にプローブの作動を障害し得るような金属
片を排除することが出来る。特にエディー電流プローブ
の場合は、他の方法に比べて非常に強靭であり、たとえ
ば冷却剤などの環境的影響を受けにくいが、測定領域内
の金属片は測定結果の誤差につながることがある。圧搾
ガスを測定中に常に測定領域へ恒常的に供給することで
この危険性を回避し、測定結果が検査表面の実際の凹凸
の測定結果を表わすようにする。
【0018】好適実施例で用いたエディー電流法は、機
械電気的または光学電気的方法などの他の方法に比べ
て、困難な作業条件において、すなわち荒っぽく埃の多
い条件がたとえば被工作物制御中に加工地点で直接発生
するなどの場合に特に好適である。エディー電流プロー
ブの能動部材は通常、電場巻線、測定巻線、空間巻線か
らなり、検査プロー部内へ完全に密封されているため汚
れや損傷から広範囲に保護されていることになる。検査
プローブの電場コイルが発生する高周波交流電磁場(通
常3ないし10kHz)は測定中にプローブからある程
度の距離(通常約1ミリメートル)に位置する被験材料
の表面付近の領域へ進入して、そこで交流電流を誘導
し、励起周波数ならびに被験材料の電導度や透磁性の関
数としての電流強度は被験材料の表面から内部へ向かっ
て双曲線的に急激に減少する。そのため、被験物の表面
付近の「皮」に作用するエディー電流はプローブコイル
への相互誘導としても作用する。エディー電流により発
生する相互誘導は、インピーダンス変化の結果測定コイ
ルを取巻く信号処理回路内で同調のズレを発生し、本質
的かつ特性的にプローブと表面の間の距離に依存してい
る。
【0019】従って前記距離に特有の同調のズレの評価
を間隔の制御の目的に、たとえば穿孔および内腔の偏心
制御にも、用いることが出来る。間隔固有の同調ズレを
分離するまたはたとえば電気信号補償で補償する場合、
間隔情報の上に重畳される情報を特に簡単に分析するこ
とが出来る。理想的に円滑で均一な表面の上をエディー
電流プローブが一定間隔を保ちつつ移動した場合には、
粗度による干渉レベルが定常間隔情報に重畳されること
はない。表面粗度や亀裂またはその他の表面付近の不均
一性は、電気抵抗の増加または電導度の減少という意味
でエディー電流の伝播に対する特徴的かつ有意な変化を
もたらすので、特徴的な測定信号が発生する。この測定
信号から求められる「電気的」粗度の値を品質制御に直
接用いて、または必要であればたとえば既知の粗度レベ
ルを有する比較用被験物の「電気的」粗度で構成するこ
とにより、実際の表面粗度へ変換することが出来る。
【0020】特に探触子を用いて行なう機械的方法と比
較すれば、エディー電流技術の特徴的な利点は実現可能
な検査速度が高いことである。つまり、近代的なエディ
ー電流プローブを用いれば、直線検査速度で毎秒数メー
トル、一般に毎秒約3m程度までは実現可能である。本
発明による検査工具はたとえば検査しようとする穿孔の
直径が100ミリメートルだと、毎分600回転(60
0rpm)またはそれ以上まで簡単に回転させることが
出来る。特に高速用を意図している実施例の場合には、
検査工具の偏心度を対応する質量補償手段により最適化
することが可能で、それぞれのプローブ・レセプタクル
の設定での検査工具の重心を前記工具の回転軸に合わせ
るのが望ましい。
【0021】別の実施例において、工作機械は幾つかの
工具を取り付けられるターレット・ヘッドを有してお
り、これを回転させることによって移動するまたより特
定すれば回転する被工作物の位置に相対する切削位置へ
各種工具を持ってくることが出来る。ターレット・ヘッ
ドはたとえばドラム状、水平、円盤状、または平坦ター
レットとして製作することが出来る。プローブは様々な
原理に従って作動でき、検査信号を電気的により特定す
れば誘導により伝送可能な信号に変換するための手段を
任意に提供することが可能である。
【0022】ターレット・ヘッドと少なくとも1つの固
定してある工作装置の1つの部材との間に、誘導によっ
て交流電圧を伝送し得るのが望ましい少なくとも1つの
回転自在な送信機を配置したことにより、検査プローブ
を供給兼信号評価ユニットへ接続することが出来る。伝
送は回転自在な送信機に対向する回転自在な協働部材と
の間で空気間隙を挟みこれを越えて行なわれる。ターレ
ット側の回転自在な送信機の部分はこれを保持する軸の
近くに配置することが出来、さらにこれと協働する部材
を固定側で軸の外周の近くへ配置することが可能であ
る。
【0023】上記のまたそれ以外の本発明の特徴は請求
項と明細書と図面から採集することが可能であり、個々
の特徴はそれ単独でまた組み合わせにおいて、本発明の
実施例およびその他の分野で実現することが可能であ
り、本明細書において保護を請求している有利な独立し
て保護可能な構造を表現し得るものである。本発明の実
施例について以下の説明で図面を参照しつつ詳細に説明
する。
【0024】図示例 図1に図示した検査または試験装置の実施例は相互に対
して可動的に接続した幾つかの組み立て部分を含み、こ
れらを合わせて検査工具11を構成している。検査工具
の核心となる部分はプローブ案内手段12で、たとえば
ボール盤などの工作機械のチャックに検査工具11を固
定するため規格化モース式内部テーパーの形状で作成し
た受け入れ手段13を上端に設けてある。モース式内部
テーパーに接続したプローブ案内手段12の円筒状の軸
は下側の部分的に傘歯状の端部に円筒部分の軸に対して
45度傾けた案内チャネルを設けてあり、これが細長い
プローブ・レセプタクル14を取り囲んでいる。プロー
ブ・レセプタクルは長手方向の軸の方向に案内チャネル
内部で移動できるように成してあり、案内チャネル内で
の長手方向の位置は調節方向に対して直角に係止出来る
締付螺子15によって固定自在である。プローブ・レセ
プタクル14の下側端部で、プローブ・キャリア16は
長手方向の軸に沿ってレセプタクル内で伸縮自在に移動
でき、弾力性を持たせてレセプタクルに装置してある。
エディー電流プローブとして作成した検査プローブ17
はキャリア16の半球状に丸めた端部領域に配置する。
プローブ17の長手方向の軸はプローブ・レセプタクル
14の長手方向の軸に対して45度傾けてありプローブ
案内シリンダ12のシリンダ軸に対して半径方向に配置
する。そのため、プローブ案内シリンダ12がこれのシ
リンダ軸に対して回転している間、検査プローブ17は
円環状の検査経路を描くことになり、経路の直径は案内
チャネル内のプローブ・レセプタクルを動かすことによ
り調節が自在に行なえる。
【0025】1つまたはそれ以上のプローブ・キャリア
およびプローブを有するプローブ・レセプタクルを梃子
状に製造してプローブ案内手段の下側領域で検査工具の
回転軸に対して平行な軸の周囲を回転できるように装着
し、梃子の回転位置の関数として梃子の端部領域に配置
したプローブが検査工具の回転軸に対して近くまたは遠
くに配置できるようにしてある好適実施例も本発明の範
囲に含まれるものである。適切に梃子を製作した場合、
たとえば平行四辺形のキャリアなどの場合、キャリア位
置とは無関係に、検査工具の回転軸に対してほぼ半径方
向の最適な作動領域にプローブを向けることも可能であ
る。他の実施例において、1つまたはそれ以上のプロー
ブ・キャリアとプローブを有する細長いプローブ・レセ
プタクルは検査工具の回転軸に対して放射状の方向に向
けることが出来、また前記方向に移動自在である。
【0026】検査プローブ17から図示していない電力
供給部および評価ユニットへの電気的接続は部分的にプ
ローブ・ケーブル18で行ない、ケーブルはプローブ側
接点19でプローブ案内シリンダ12内部に終止する。
プローブ側接点19は非接触式かつ非摩耗性の伝送接点
で、接続接栓22へ電気的導体の接続ケーブル21を用
いて接続する同様の構造の接続接点20に交流電磁場を
提供し、接栓22を用いて検査工具11のプローブ17
を電力供給兼評価ユニットへ接続することが出来る。接
栓22は圧搾ガス結合24の近くの接続手段23上に配
置してあり、圧搾ガス結合24は検査工具11の圧搾ガ
スチャネル系を外部の図示していない圧搾ガス供給源と
迅速に接続および切断できるように成している。
【0027】検査工具11の圧搾ガスチャネル系は、接
続手段23に接続チャネル25が設けてある。該チャネ
ルはプローブ案内シリンダ12のすぐ近傍では圧搾ガス
封止26で部分的に封止してある接続手段23内に設け
た円形の溝27へ連通する。溝27は案内シリンダチャ
ネル28の開放端とプローブ案内シリンダ12の側面で
接しており、案内シリンダチャネルはプローブ・レセプ
タクル14の近傍でこれの中に構成した圧搾ガス案内溝
29へ連通して、封止30により外部に対して封止され
プローブ17の近くで外気へ開放している。
【0028】プローブ案内シリンダ12は接続手段23
の2つのベアリング31でシリンダ軸の周囲に回転自在
に装置してある。接続手段23は回転防止装置32を用
いて工作機械33の固定部分へ強固かつ着脱自在に接続
できるように成してある。
【0029】工作機械の被工作物34の加工中、たとえ
ばボールベアリング・シートの切削中に、検査工具11
は工作機械の工具マガジン内に格納してある。加工が終
わると、グリッパが緊張した切削工具を掴んで工具マガ
ジンへ戻し、検査工具11を掴んでボール盤チャックへ
取り付ける。この時点で検査工具11のモース式内部テ
ーパー13を挿入して固定する。望ましくは、テーパー
部を挿入する動きと同時に、接続手段23の回転防止装
置32を工作機械33へ固定し、さらに図示していない
係止手段を係止解除する。これは検査工具11が固定さ
れていない場合に、接続手段23に対してプローブ案内
シリンダ12が回転するのを防止するためである。つま
り、検査工具の装着によって、プローブ案内シリンダ1
2とボール盤スピンドルの摺動的接続を行ない、さらに
接続手段23と工作機械33の本体の連動接続を行な
う。
【0030】案内チャネル内のプローブ・レセプタクル
14の軸位置は加工操作によって作成された被工作物3
4の表面35から1ミリメートルの距離にプローブ17
が来るような方法で選択する。間隔の絶対値は表面の凹
凸を検査する上でさほど重要ではなく測定量に対する影
響は任意に電気信号の補償によって補償することが可能
であるから、プローブの検査経路の直径の設定は最も簡
単には用手的に行なうことが可能であり、さらにプロー
ブ案内シリンダ12内のプローブ・レセプタクル14の
位置は締付螺子15を使って固定できる。また、異なる
設定すなわち異なる検査直径のプローブ・レセプタクル
14を有する幾つかの検査工具11を工具マガジン内に
用意しておき、オペレータ側で何等かの操作を行なうこ
となく、異なる直径の被工作物および/または幾つかの
切削加工サイクルにわたって1つの被工作物を検査でき
るようにすることも可能である。また、自動的に作動す
る調節装置たとえば間隔測定補償信号により制御される
ような装置を、プローブ案内シリンダ12内のプローブ
・レセプタクル14の位置決めに用いることが可能であ
るから、いつでもオペレータ側から何等かの操作を行な
わなくとも工具を挿入したまま異なる検査直径を設定す
ることが可能である。
【0031】電力供給および検査信号用のケーブルを接
続接栓22へ挿入し、圧搾ガス供給ケーブルを圧搾ガス
接栓24へ接続することにより、検査工具11は外部の
供給兼評価ユニットまたは外部の圧搾ガスユニットへ高
信頼性かつ迅速に接続される。外部手段との接続を行な
うには、回転防止装置32と切削工具33の嵌合と同時
に圧搾ガス供給または電力供給兼信号評価用の接続を行
なうことが可能となるような自動化も考えられる。
【0032】圧搾ガス供給を開始すると圧搾ガスは圧搾
ガスチャネル系を通って接続手段23、プローブ案内シ
リンダ12、プローブ・レセプタクル14からプローブ
17の近くへ行き、ここで、放出領域のチャネルの形状
を適切に成してあることで、表面35に直面するプロー
ブ17の部分と該表面上でプローブの測定領域を取り囲
む領域では、塵芥または汚染特に金属片などの切削屑が
定常的に排除されるかまたはこれらのない状態が保たれ
る。この定常的な検査領域の清掃によって常に被工作物
34の実際の表面だけが検査されることになる。
【0033】スピンドルを回転させることによってプロ
ーブ案内シリンダ12を回転させ、被工作物34を載せ
ているテーブルの送り込みを停止させると検査プローブ
の測定領域は被工作物34の加工表面35上で円形の経
路を描く。検査経路の走査幅は、プローブ17の設計の
関数として2ないし7ミリメートルの間である。加工表
面全体の連続検査を実現するには、たとえばプローブ案
内シリンダ12の回転ごとにプローブ案内シリンダの軸
の方向に検査経路の走査幅の距離程度を最大として被工
作物を段階的に押し上げるまたは引き下げることで可能
となり、またはプローブ案内シリンダ12の回転ごとに
最大で走査幅の距離だけスピンドルを連続的に前進させ
れば螺旋状の検査経路が表面35上に作られることにな
る。不正な操作の結果プローブ17またはプローブ・キ
ャリア16と被工作物34の間で接触が発生する場合ま
たは検査領域内に入り込んだ物体と接触した場合、プロ
ーブおよび検査工具が損傷または破壊されないように、
プローブ・キャリア16を弾力伸縮性のある方法でプロ
ーブ・レセプタクル14に装着し軸方向に伸縮自在に移
動できるように装置してあれば、プローブ・キャリア1
6は接触中に発生する応力で位置が押し込まれ、任意で
安全遮断手段を用いれば工具の前進および/または検査
工具の駆動を遮断することが可能である。
【0034】図1に図示した検査工具11の実施例にお
いて、非接触式で非摩耗性に作動する変形回転式送信機
19または20は、移動自在なプローブから固定した接
続手段への高周波交流電圧で作動するエディー電流プロ
ーブ17に適した理想的な伝送手段を形成する。図2で
は回転自在な送信機19、20の構造を詳細に図示して
ある。プローブ案内手段12内または接続手段23内で
直面するように配置した回転自在な送信機のそれぞれは
銅線の巻線36とこれに接続した断面形状がU字状のフ
ェライトコアを有する。フェライトは磁化可能だが電気
的にはほとんど不導体であり、結果的にほとんどエディ
ー電流損失を発生させないため、フェライトは変成器の
芯材として特に好適である。よって信号伝送は回転自在
な送信機を用いてほとんど損失のない方法で、極くわず
かな歪曲だけで行なわれることになる。フェライト製の
変成器芯材のため、銅線巻線36は空気間隙38を挟ん
で変成器として結合することになり、交流電磁場が空気
間隙を架橋する。
【0035】他の測定原理たとえば光電気的、機械電気
的、または空気力学的原理により作動する検査装置の場
合も本発明に含まれ、回転自在な送信機の利点はたとえ
ば特定の検査プローブの検査信号がプローブ案内シリン
ダ12内で電圧に変換され、電圧が高周波交流電圧に変
調されるように用いることが出来る。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、工作装置上へ検査装置
上でまたはその中で電気的に作動する検査プローブを配
置して、該工作装置の固定部分に対して無作意の回転角
で検査プローブが特に自由に回転しうるように成しつ
つ、これへの電気的供給ならびに検査プローブと望まし
くはこれも固定してある供給兼信号評価ユニットの間で
の信号伝送が維持されるように成すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】検査装置の好適実施例の部分断面略側面図。
【図2】図1のIIの部分の非接触的に作動する回転自
在な送信機の詳細図。
【符号の説明】
11 検査工具 12 プローブ案内手段 13 受け入れ手段 14 プローブ・レセプタクル 15 締付螺子 16 プローブ・キャリア 17 プローブ 18 プローブ・ケーブル 19 プローブ側接点 20 接続接点 21 接続ケーブル 22 接続接栓 23 接続手段 24 圧搾ガス結合 25 接続チャネル 26 圧搾ガス封止 27 溝 28 案内シリンダチャネル 29 圧搾ガス案内溝 30 封止 31 ベアリング 32 回転防止装置 33 工作機械 34 被加工物 35 表面 36 銅線の巻線 37 フェライトコア 38 空気間隙

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被工作物の表面付近の凹凸を検査するこ
    とを目的として前記表面の特性により大幅に変化する物
    理量を生成するための被験物体に対して移動自在な少な
    くとも1つの検査プローブと、前記検査プローブと前記
    被工作物の間の相対的な動きによって前記物理量を変化
    させるための検出器と、前記プローブに電力を供給する
    ためと前記プローブから供給される信号を受信するため
    の装置とを有し、前記プローブは工作機械上の工作工具
    の位置に係止自在な検査工具上に配置してあり、前記工
    作機械は移動自在な部分と固定した部分を有し、前記検
    査プローブと前記工作機械の少なくとも1つの固定した
    部分の間には前記プローブの前記電力供給および前記プ
    ローブの供給する信号の送信のために少なくとも1つの
    回転自在な送信機を設けてある検査装置。
  2. 【請求項2】 前記回転自在な送信機は非接触式に作動
    する回転自在な送信機であって、交流電圧の伝送は、前
    記交流電圧により誘導された交流電磁場によって空気間
    隙を越えて行なわれ、さらに前記交流電磁場が交流電圧
    を誘導するように成してあることを特徴とする請求項1
    に記載の検査装置。
  3. 【請求項3】 前記検査工具は前記工作機械に前記検査
    工具を受け入れるための少なくとも1つの受け入れ手段
    と、回転しないように着脱自在な方法で前記工作機械の
    少なくとも1つの固定部分へ接続自在な接続手段と、前
    記接続手段に対して移動自在で前記工作機械の少なくと
    も1つの可動部分へ接続自在な少なくとも1つのプロー
    ブ案内手段とを有することを特徴とする請求項1に記載
    の検査装置。
  4. 【請求項4】 前記検査工具には前記検査プローブと前
    記接続手段の間に少なくとも1つの配線手段と少なくと
    も1つの回転自在な送信機を設けてあることを特徴とす
    る請求項3に記載の検査装置。
  5. 【請求項5】 前記検査工具には前記検査プローブと前
    記接続手段の間に流体清掃媒体の伝送のための外周方向
    に封止してあり部分的に非剛性の伝送手段を設けてある
    ことを特徴とする請求項3に記載の検査装置。
  6. 【請求項6】 前記プローブ案内手段はこれに対して移
    動自在な少なくとも1つのプローブ・レセプタクルと、
    少なくとも1つのプローブ・キャリアを有することと、
    前記プローブが前記プローブ・キャリアに配置してある
    ことと、前記プローブ・キャリアは軸方向に伸縮するよ
    うに移動自在な方法で前記プローブ・レセプタクルへ弾
    力的に伸縮性に装置してあることを特徴とする請求項3
    に記載の検査装置。
  7. 【請求項7】 前記検査プローブがエディー電流プロー
    ブであることを特徴とする請求項1に記載の検査装置。
  8. 【請求項8】 前記検査工具が前記検査プローブと被験
    物体を清掃するための少なくとも1つの清掃媒体を有す
    ることを特徴とする請求項1に記載の検査装置。
  9. 【請求項9】 前記工作機械がターレット・ヘッドを有
    し、前記検査工具が前記ターレット・ヘッドに配置して
    あることと、前記ターレット・ヘッドと前記工作機械の
    少なくとも1つの固定部分の間には少なくとも1つの回
    転自在な送信機が設けてあることを特徴とする請求項1
    に記載の検査装置。
  10. 【請求項10】 前記工作機械がターレット・ヘッドを
    有し前記検査工具が前記ターレットヘッドに配置してあ
    ることと、前記ターレット・ヘッドと前記工作機械の少
    なくとも1つの固定部分の間には少なくとも1つの無接
    点式に作動する回転自在な送信機を設けてあり、交流電
    圧の伝送が交流電圧により誘導された交流電磁場により
    空気間隙を越えて行なわれさらに前記交流電磁場が交流
    電圧を誘導するように成してあることを特徴とする請求
    項1に記載の検査装置。
  11. 【請求項11】 被工作物の表面付近の凹凸を検査する
    ために、前記表面の特性により大幅に変化する物理量を
    生成するための被験物体に対して移動自在な少なくとも
    1つの検査プローブと、前記検査プローブと前記被工作
    物の間の相対的な動きによって前記物理量を変化させる
    ための検出器と、前記プローブに電力を供給するためと
    前記プローブから供給される信号を受信するための装置
    とを有し、前記プローブは工作機械上の工作工具の位置
    に係止自在な検査工具上に配置してあることを特徴とす
    る検査装置。
JP15820094A 1993-06-22 1994-06-17 被工作物の表面付近の凹凸を検出するための装置 Pending JPH079306A (ja)

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