高精度球体尺寸测量装置和球体研磨装置

摘要

本发明提供一种高精度球体尺寸测量装置，其包括：球体尺寸测量部(15)，对加工途中的被测量球和与所述被测量球的材质相同且具有所述被测量球的指标直径的标准球分别进行直径测量；尺寸差计算部(161)，求出被测量球的直径和标准球的直径的尺寸差；判断部(162)，将求出的尺寸差与阈值进行比较，判断被测量球的直径是否达到了指标值。

说明书

技术领域

本发明涉及球的加工装置中所装备的高精度球体尺寸测量装置和具备该高精度球体尺寸测量装置的球体研磨装置。

背景技术

用于球轴承等的钢球和陶瓷球这类球体要由球体研磨装置来制造。而球体研磨装置具备测量球的尺寸的球体尺寸测量装置，选出加工途中的一部分球体作为被测量球体，用球体尺寸测量装置测量其尺寸。球体研磨装置的加工动作根据测量出的球体直径来控制。例如在专利文献1中公开有如下内容：到被测量球体的直径达到规定值为止进行重视效率的加工，在被测量球体的直径达到规定值后进行重视质量的加工。

此外，在专利文献2中公开有如下内容：在球体尺寸测量装置设有使被测量球体的姿态进行改变的姿态改变机构，根据多个部位的测量值算出平均直径来提高测量精度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开公报之实开平6-5858号公报

专利文献2：日本专利公报之特许第5768485号公报

发明内容

本发明要解决的技术问题

专利文献2的球体尺寸测量装置用于测量被测量球体的直径的实际尺寸。但是，被加工的球体受研磨产生的热量等影响而发生温度变化，在从加工作业开始到结束为止的整个期间内难以一直将被测量球体的温度保持恒定。一旦被测量球体的温度发生变化，则其尺寸也发生变化，因而这种测量被测量球体的实际尺寸的方法存在下述问题：因测量时机的不同会导致产生测量精度的偏离(ばらつき)。此外，在施加测量力测量实际尺寸的方法中，由于测量力和钢球质量的影响而产生弹性变形，因而为了克服该弹性变形的影响并提高测量精度，需要进行修正计算(JIS B1501-2009附录JB的内容)。但是，这样的修正计算需要极其繁杂的计算，并且对于精度提高帮助有限。测量精度的偏离当然会对最终产品的尺寸精度造成不良影响。本发明正是鉴于上述问题而提出，本发明的目的在于提供能够抑制测量精度偏离的高精度球体尺寸测量装置和球体研磨装置。

解决技术问题的技术方案

为了解决上述问题，本发明提供一种高精度球体尺寸测量装置，其装备于对球进行加工的球体研磨装置中，所述高精度球体尺寸测量装置包括：尺寸差计算部，求出在所述球体研磨装置中加工途中的被测量球的直径与标准球的直径的尺寸差，所述标准球的材质与所述被测量球的材质相同并且所述标准球具有所述被测量球的指标直径；以及判断部，将所述尺寸差与阈值进行比较，判断所述被测量球的直径是否达到了指标值。

按照该构成，标准球使用材质与被测量球的材质相同并且具有被测量球的指标直径的球。因此，通过采用根据被测量球和标准球的测量值计算出的尺寸差，能够克服弹性变形对测量精度造成的不利影响。而且通过在相同的环境下进行被测量球和标准球的测量，也能够克服球的膨胀或收缩对测量精度造成的不好影响。由此，所述高精度球体尺寸测量装置能够在从研磨作业的开始到结束为止的整个期间中进行没有偏离的高精度测量。

此外，所述高精度球体尺寸测量装置可以采用下述的构成：还包括球体尺寸测量部，所述球体尺寸测量部分别针对所述被测量球和所述标准球进行测量，测量各自在直径上加上确定的固定值合起计算所得到的直径参数，所述尺寸差计算部将用所述球体尺寸测量部测量出的所述被测量球的直径参数与所述标准球的直径参数之差作为所述尺寸差计算出来。

按照该构成，当求被测量球的直径和标准球的直径的尺寸差时，无需测量被测量球和标准球的直径本身，无需对用于测量的传感器进行精密调整作业等，因此能够使用简单的测量方法。

此外，在所述高精度球体尺寸测量装置中可以采用下述的构成：所述球体尺寸测量部包括用清洗油对测量前的所述被测量球进行清洗的清洗部，并且在所述清洗油中进行所述被测量球和所述标准球的测量，从而能够在相同的环境下测量所述被测量球和所述标准球，克服球的膨胀或收缩对测量精度造成的不良影响。

按照该构成，能够在测量前利用清洗油对加工途中的被测量球进行冷却，并在相同的环境(例如相同的温度)下进行被测量球和标准球的测量。由此，能够进一步克服球的膨胀或收缩对测量精度造成的不良影响，能够进行高精度测量。

此外，在所述高精度球体尺寸测量装置中还可以采用下述的构成：所述球体尺寸测量部通过使所述被测量球在台座上往复运动并滚动，一边改变球的姿态一边测量所述被测量球的多个部位的直径。

按照该构成，通过使所述被测量球在台座上往复运动并滚动，进行被测量球姿态的改变。因此，被测量球的姿态的改变机构只要是使被测量球在台座上沿一个方向往复运动的构成(例如直线驱动器)即可，能够通过简单的构成进行被测量球的姿态改变。

此外，本发明提供一种球体研磨装置，其包括：研磨部，进行球体的研磨；以及输送机，对结束了所述研磨部的研磨的球进行输送并将该球再次向研磨部供给，所述球体研磨装置包括所述高精度球体尺寸测量装置，所述高精度球体尺寸测量装置从所述输送机取出所述被测量球。

按照该构成，能够在从球体研磨装置的研磨作业开始起到结束为止的整个期间中进行没有偏离的高精度测量。

此外，在所述球体研磨装置中可以采用下述的构成：包括研磨控制部，所述研磨控制部接收所述高精度球体尺寸测量装置的判断结果，控制所述研磨部的动作，所述判断部将由所述尺寸差计算部计算出的尺寸差与第一阈值和第二阈值进行比较，所述第二阈值比所述第一阈值大，在判断为所述尺寸差达到了第二阈值的时刻，所述研磨控制部使所述研磨部的动作从粗加工转移为精加工，在判断为所述尺寸差达到了第一阈值的时刻，所述研磨控制部使所述研磨部的加工结束。

发明效果

本发明的高精度球体尺寸测量装置和球体研磨装置，将被测量球的直径和标准球的直径的尺寸差与阈值进行比较，判断被测量球的直径是否达到了指标值。标准球使用材质与被测量球的材质相同且具有被测量球的指标直径的球。因此，通过采用根据被测量球和标准球的测量值(直径)计算出的尺寸差，这样能够克服弹性变形对测量精度造成的不良影响。而且，通过在相同的环境下进行被测量球和标准球的测量，也能够克服球的膨胀或收缩对测量精度造成的不良影响。由此能够实现下述效果：能够在从研磨作业的开始到结束为止的整个期间中进行没有偏离的高精度测量。

附图说明

图1表示本发明的一个实施方式，是表示球体研磨装置的概要构成的立体图。

图2是表示球体研磨装置所具备的球体尺寸测量部的概要构成的主视图。

图3是表示球体研磨装置所具备的测量控制部的概要构成的框图。

图4是由球体尺寸测量部进行直径参数测量的具体例子的示意图。

图5是表示球体研磨装置的加工曲线的图表。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。首先，参照图1对本发明的球体研磨装置的概要构成进行说明。

图1所示的球体研磨装置10包括研磨部11、输送机12、供给滑道13、排出滑道14、球体尺寸测量部15、测量控制部16、研磨控制部17以及操作部18。

研磨部11备有固定盘111和转动盘112。在所述两个盘上均安装有磨石，且该磨石在相对面上以呈同心圆形的方式具有相同数量的球滚动的多个槽。沿着转动盘112的转动轴方向施加压力并使转动盘112向规定方向(图中的箭头R1方向)转动，从而使球(例如，钢球或陶瓷球)B在两个盘的槽之间移动，在球B移动期间通过磨石对球B进行研磨加工。

输送机12经供给滑道13和排出滑道14与研磨部11连接。即，研磨部11所用研磨的球B是从输送机12通过供给滑道13提供给研磨部11；在研磨部11研磨完毕后的球B再从研磨部11通过排出滑道14返回至输送机12。为了把从研磨部11返回的球B再次提供给研磨部11，输送机12使内侧轮121和底板向规定方向(图中的箭头R2方向)转动来进行球B的输送。

此外，在固定盘111上设有缺口部111a，该缺口部111a连接供给滑道13和排出滑道14。

在球体研磨装置10中，通过输送机12将球B反复向研磨部11供给，使球B接受反复研磨。接下来，在通过该反复研磨直到球B的尺寸(直径)达到指标值的时刻结束研磨加工。此外，也可以将研磨结束的指标值设为第一指标值，并且将到球B的尺寸达到第二指标值(>第一指标值)为止设为重视加工效率的粗加工，将球B的尺寸达到第二指标值后设为重视加工质量的精加工。与粗加工时相比，精加工可以通过缩小对转动盘112施加的压力和降低转动盘112的转动速度的方式进行实施。

球体尺寸测量部15安装于输送机12的外侧轮122上，并且配置在排出滑道14的下游(球B的输送方向下游)附近。球体尺寸测量部15测量研磨加工中的球B的尺寸，从由研磨部11返回到输送机12的球B中选出成为测量样品的被测量球B1(参照图2)，并测量其直径。测量控制部16控制球体尺寸测量部15的动作，或是进行与球体尺寸测量部15的测量结果有关的判断。

研磨控制部17接收测量控制部16的判断结果，控制研磨部11的动作。操作部18借助例如触摸面板显示球体尺寸测量部15的测量结果，或是通过操作员的输入进行各种条件设定。

下面，参照附图对作为本发明的特征部分的高精度球体尺寸测量装置进行详细说明。在本实施方式中，本发明的高精度球体尺寸测量装置由球体尺寸测量部15和测量控制部16构成。图2是表示球体尺寸测量部15的概要构成的主视图，图3是表示测量控制部16的概要构成的框图。

如图2所示，球体尺寸测量部15包括测量槽151、台座152、保持件153、接触式位移传感器(下文仅称为传感器)154、送入通道155以及排出通道156。

由球体尺寸测量部15测量的被测量球B1按照如下方式进行处理，通过未图示的选出部从输送机12选出一个被测量球B1，经送入通道155送到测量槽151的内部。在送入通道155上配备清洗部157，通过使用清洗油进行喷淋式清洗可去除被测量球B1的球表面的研磨屑和废弃物。此外，从输送机12选出的加工中的被测量球B1虽然由于受研磨热量影响而成为高温，却被清洗油冷却。

在测量槽151的内部配置有台座152、保持件153以及传感器154。台座152具有水平的放置面，被测量球B1和标准球B2放置在其上。保持件153受直行驱动器(未图示)驱动，而能够在台座152的上方一边对被测量球B1和标准球B2进行保持，一边沿水平方向的某个方向(图中的箭头L1方向)滑动。传感器154在台座152上测量与被测量球B1和标准球B2的直径有关的尺寸参数(下文称为直径参数)。此外，在此，所谓“直径参数”的意思是指：在直径上加上确定的固定值合起计算所得到的数值，不过直径参数也包含直径本身(在所述固定值为0的情况下)。

保持件153具有两个保持孔，即，保持件153具有被测量球B1用的保持孔153a和标准球B2用的保持孔153b，在所述保持孔的内侧分别保持被测量球B1和标准球B2。保持孔153a和保持孔153b是尺寸比被测量球B1和标准球B2的直径大一圈的圆形孔。被送向测量槽151的被测量球B1从送入通道155落向保持孔153a的内部；标准球B2预先保持在保持孔153b中。此外，在测量槽151中填充有清洗油，填到完全浸没被测量球B1和标准球B2的位置为止。标准球B2的材质与被测量球B1的材质相同，并且其直径与被测量球B1的指标值(指标直径)相同，使用高精度加工的球。具体地说，将已经加工完毕的球B与JIS0级别的量块进行比较测量，特别选择加工精度高的球用作标准球B2。此外，例如边通过过滤等去除被从球表面除去的研磨屑边循环使用清洗油。

被测量球B1和标准球B2随保持件153滑动而同时滚动，依次被送到传感器154的正下方。传感器154测量被送到正下方的被测量球B1和标准球B2各自的直径参数，并将其测量值向测量控制部16输出。测量控制部16能够根据被测量球B1和标准球B2各自的直径参数，将其差作为尺寸差计算出来并进行记录。在此，由于直径参数是在直径上加上确定的固定值合起计算所得到的数值，所以被测量球B1和标准球B2两者的直径参数之差，可通过所述固定值相互抵消而作为被测量球B1和标准球B2的直径的尺寸差。

在此，参照图4说明球体尺寸测量部15的直径参数的测量的具体例子。在图4中，从左起依次表示传感器154的待机状态、标准球B2测量时的状态、被测量球B1测量时的状态。此外，在图4中，为了方便说明，并排表示了所述三种状态，但是实际上是使被测量球B1和标准球B2移动到传感器154的正下方后进行被测量球B1和标准球B2的测量。即，所述三种状态表示台座152上的同一个部位。

在传感器154的待机状态下，传感器154的接触部前端距台座152的放置面(水平面)仅离开距离L1。此外，此时的传感器154的输出值为零。接着，当进行标准球B2测量时和被测量球B1测量时，传感器154沿垂直方向仅下降移动距离L2(<L1)。

在此，将被测量球B1和标准球B2各自的直径分别设为D1、D2；而将被测量球B1测量时和标准球B2测量时的传感器位移量(传感器154的输出值)分别设为d1、d2。此时，被测量球B1测量时的传感器位移量d1为：

d1＝D1-(L1-L2)＝D1+(L2-L1)，

标准球B2测量时的传感器位移量d2为：

d2＝D2-(L1-L2)＝D2+(L2-L1)。

即，由于传感器位移量d1、d2成为在被测量球B1和标准球B2的直径D1、D2上分别加上固定值(L2-L1)所得到的数值，所以传感器位移量d1、d2成为所述的直径参数。当球体尺寸测量部15这样地测量传感器位移量d1、d2时，无需传感器154的精密调整作业等，能够容易地求出直径参数。

球体尺寸测量部15通过使保持件153多次往复运动，能够边改变被测量球B1的姿态边测量被测量球B1的不同部位的直径参数。即，由于被测量球B1被尺寸大一圈的保持孔153a保持，所以当被测量球B1伴随保持件153的滑动进行滚动时不是完全直线移动，而是每当保持件153往复运动时，都改变其姿态。这样，通过边改变被测量球B1的姿态边进行多次测量，从而能够进行不同直径(一个球体的直径的最大值和最小值之差)的测量。此外，本实施方式的高精度球体尺寸测量装置能够求出批次的直径的相互差(批次内的最大球体的平均直径和最小球体的平均直径之差)。

一旦被测量球B1的测量结束，则保持件153移动到规定位置，被测量球B1从台座152的上面落向排出通道156。落到排出通道156中的被测量球B1再次返回输送机12。

接着，对在测量控制部16的处理进行说明。如图3所示，测量控制部16包括尺寸差计算部161和判断部162。向尺寸差计算部161输入球体尺寸测量部15中的测量值亦即被测量出的被测量球B1和标准球B2的直径参数。尺寸差计算部161根据输入的测量值，将被测量球B1和标准球B2的直径参数的差作为被测量球B1和标准球B2的直径的尺寸差计算出来。在图4所示的例子中，传感器位移量d1、d2作为被测量球B1和标准球B2的直径参数而被输入，其差成为：

d1-d2＝D1+(L2-L1)-(D2+(L2-L1))＝D1-D2＝X

即，根据传感器位移量d1、d2之差，能够求出图4所示的被测量球B1和标准球B2的直径的尺寸差X。在此，传感器位移量d1、d2可以不是一次测量得到的数值，例如可以是边改变被测量球B1或标准球B2的姿态边进行多次的测量情况下的平均值。

计算出的尺寸差被输入判断部162，并与规定的阈值进行比较和判断。在判断部162中使用的阈值至少采用用于使研磨部11的研磨加工结束的第一阈值TH1(参照图4)。此外，也可以一并采用用于将研磨部11的研磨加工从粗加工切换为精加工的第二阈值TH2(参照图4)。第一阈值TH1和/或第二阈值TH2可以由操作员从操作部18设定输入，存储在测量控制部16内的未图示的存储器中用于所述判断。

一旦在判断部162判断为所述尺寸差达到了所述阈值，则将该判断结果送向研磨控制部17。研磨控制部17接收所述判断结果并控制研磨部11的动作。具体而言，在所述尺寸差达到了第二阈值TH2的情况下，将研磨部11的研磨加工从粗加工切换为精加工；而在所述尺寸差达到了第一阈值TH1的情况下，使研磨部11的研磨加工结束。

本实施方式所述的高精度球体尺寸测量装置，在球体尺寸测量部15中，标准球B2使用材质与被测量球B1的材质相同且具有被测量球B1的指标直径的球。因此，通过采用根据被测量球B1和标准球B2的测量值(直径)计算出的尺寸差，这样能够克服弹性变形对测量精度造成的不良影响。而且，在使被测量球B1和标准球B2在清洗油中处于相同温度的状态下进行测量。因此，采用所述尺寸差也能够克服球B的膨胀或收缩对测量精度造成的不良影响。基于这些特征，本实施方式所述的高精度球体尺寸测量装置能够在从研磨作业的开始到结束为止的整个期间中进行没有偏离的高精度测量。

此外，在球体尺寸测量部15中，仅使保持件153往复运动即可进行被测量球B1姿态的改变。因此，能够通过简单的构成进行被测量球B1的姿态改变。

接着，对使用了球体研磨装置10的一个批次的加工的流程进行说明。图5是表示球体研磨装置10的加工曲线的图表。在下面的说明中，例示了如下的情况：将预先设定的尺寸差阈值和加工时间作为基础进行加工，一旦尺寸差达到第二阈值TH2，则从粗加工转移为精加工，一旦达到第一阈值TH1，则结束加工。

将球体尺寸测量部15测量的第一个球设为球坯尺寸测量，测量加工前的球B的尺寸。将球坯尺寸和预先设定的加工时间作为基础，制作理想的加工曲线(下文称为理想曲线)。

然后按预先设定的测量间隔定期地实施测量。此外，为了不使理想曲线与基于实际的测量值的加工曲线成为悬殊太大的值而边进行监视边实施加工。

一旦被测量球B1和标准球B2的尺寸差达到第二阈值TH2，则从测量控制部16向研磨控制部17输出信号，从粗加工转移为精加工。进行精加工后，暂且按预先设定的测量间隔定期地实施测量。而后，一旦接近完成尺寸(例如，从进入精加工起经过了规定时间)，则使测量间隔变小以防止过度研磨。

一旦被测量球B1和标准球B2的尺寸差达到第一阈值TH1，则视为球B的尺寸(直径)达到了指标值，从测量控制部16向研磨控制部17输出信号，使球体研磨装置10的动作停止，并结束该批次的加工。

本发明公开的实施方式在所有的方面都是例示性的，不应成为限定性解释的根据。因此，本发明的技术范围是基于权利要求的内容来限定，而不是仅通过所述的实施方式来解释。此外，与权利要求等同的内容以及在权利要求范围内的所有变形也包含在内。

本申请主张基于2016年2月12日在日本提出的日本申请号特愿2016-024599的优先权。根据在此提及的该声明，将特愿2016-024599的全部内容都并入本发明申请。

附图标记说明：

10 球体研磨装置

11 研磨部

12 输送机

13 供给滑道

14 排出滑道

15 球体尺寸测量部

151 测量槽

152 台座

153 保持件

154 接触式位移传感器

155 送入通道

156 排出通道

157 清洗部

16 测量控制部

161 尺寸差计算部

162 判断部

17 研磨控制部

18 操作部

B1 被测量球

B2 标准球

TH1 第一阈值

TH2 第二阈值