专利名称：气动测微仪的计测头的制作方法
技术领域：
本发明涉及气动测微仪的计测头。
背景技术：
例如，在将长条的开孔工具安装于机床的主轴，并利用该开孔工具对发动机的工 作缸体或阀体等工件开设曲轴孔和柱塞孔等同轴度要求高的孔的情况下，使用用于抑制开 孔工具振动的衬套。该情况下，使主轴的轴心(即开孔工具的轴心)与衬套孔的轴心一致 地将开孔工具插入衬套孔(参照图1(a)详细后述)。然而，由于机床的热位移等，有时主轴的轴心与衬套孔的轴心产生偏移(偏心)， 当在该偏心状态下继续进行开孔加工时，衬套孔的内周面被偏磨损。其结果，衬套不起作 用，加工孔的同轴度恶化。从而，需要定期地计测主轴与衬套孔的偏心量，根据该偏心量来控制主轴位置 (即修正主轴与衬套孔的相对位置)，由此使主轴(开孔工具)的轴心与衬套孔的轴心一致 而防止衬套孔的偏磨损。因此，以往使用接触式传感器测定主轴与衬套孔的偏心量。图21 (a)是接触式传 感器的侧视图，图21(b)是图21(a)的W向向视图。如这些图所示，接触式传感器1的计测 头2的前端突出设有触针3。代替开孔工具，将该计测头2安装于机床的主轴4之后，使主 轴4动作而使触针3的前端的触针球3a与衬套孔(省略图示)的内周面接触，从而计测主 轴4与衬套孔的偏心量。但是，由于以往的接触式传感器为触觉传感器等原因，具有以下的问题点。(1)由于附着于衬套孔内周面的切削屑等异物的咬入而容易产生计测误差。(2)触针3容易折断，为了防止该触针3的折损，需要使主轴以低速动作，因此计测 时耗费时间。(3)由于触针3产生故障等而每次更换计测头2时，需要利用千分表进行校正，因 此计测时耗费时间。对此，作为能够以短时间且高精度地进行计测的非接触式的传感器，已知有气动 测微仪。图22(a)是表示以往的气动测微仪的概要的图，图22(b)是表示所述气动测微仪 用校正装置的概要的图。如图22(a)所示，以往的气动测微仪的计测头11具有计测头主体部14、形成于该 计测头主体部14的前端的计测头前端部12。在计测头前端部12且在沿计测头前端部12 的径向相互相反的方向上形成有第一计测用气体喷嘴16A和第二计测用气体喷嘴16B，在 计测头主体部14形成有与第一计测用气体喷嘴16A和第二计测用气体喷嘴16B连通的计 测用气体供给路径15。在计测时，将如图所示的计测头11 (计测头前端部12)插入被计测体13的孔13a 后，从计测气体供给源17将计测用气体经由A/D转换器18向计测头主体部14的计测气体 供给路径15供给。并且，该计测用气体在计测用气体供给路径15中流通，之后进行分流而分别从第一计测用气体喷嘴16A和第二计测用气体喷嘴16B喷出。此时，在A/D转换器18 中检测计测用气体的压力(与计测用气体的流量相当)，并将该检测信号变换为数字信号 向控制装置(省略图示)输出。在控制装置中，根据从A/D转换器18输出的压力检测信号 求出计测用气体的流量，并基于该计测用气体流量的数据和预先存储的表示计测用气体流 量与孔径的关系的数据求出被计测体孔13a的直径D1。另外，使用图22(b)所示的气动测微仪用校正装置(校对规)19预先求出表示该 计测流量与孔径的关系的数据。即，如图所示，将计测头11(计测头前端部12)插入具有规 定的直径D2的气动测微仪用校正装置19的校对孔19a后，将计测用气体从气体供给源17 经由A/D转换器18向计测头主体部14的气体供给路径15供给。并且，该计测用气体在计 测用气体供给路径15中流通，之后进行分流而分别从第一计测用气体喷嘴16A和第二计测 用气体喷嘴16B喷出。在A/D转换器18中，检测此时的计测用气体的压力(与计测用气体 的流量相当)，并变换为数字信号向控制装置(省略图示)输出。在控制装置中，根据从A/ D转换器18输出的压力检测信号求出计测用气体的流量。该计测对直径D2的尺寸不同的 大小两种的校对孔19a进行，将此时计测的计测用气体流量的数据和预先输入的直径D2的 数据作为表示所述计测用气体流量与孔径的关系的数据存储于控制装置中。专利文献1日本特开2006-284376号公报；专利文献2日本特开昭58-114835号公报；专利文献3日本特开平6-186009号公报；专利文献4日本特开平7-134018号公报。然而，在上述以往的气动测微仪的计测头11中，只能够计测孔径D1，不能够计测 图22(a)所示的计测头12的外周面12a与被计测体孔13a的内周面13b之间的间隙AGU AG2。从而，即使将该计测头11直接用于衬套孔的计测，也只能够计测衬套孔的内径，不能 够计测计测头前端部12的外周面12a与衬套孔的内周面之间的间隙。S卩，不能够计测主轴 与衬套孔的偏心量。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而作成的，其课题在于提供能够计测主轴与衬套孔的偏心 量的气动测微仪的计测头。解决上述课题的第一发明的气动测微仪的计测头，其在计测时安装于机床的主 轴，并插入组装于所述机床的工作台上的衬套的衬套孔中，用于计测所述衬套孔与所述主 轴的偏心量，所述气动测微仪的计测头的特征在于，具有计测头主体部；设于该计测头主体部的前端、且在计测时插入所述衬套孔中的计 测头前端部，在所述计测头前端部形成有在计测时从所述计测头前端部的外周面的喷出口向 该外周面与所述衬套孔的内周面之间的间隙喷出计测用气体的一个或多个计测用气体喷 嘴，另外，在所述计测头主体部形成有与各计测用气体喷嘴对应的各个计测用气体供给路 径，分别从各个计测用气体供给路径对各计测用气体喷嘴供给计测用气体。另外，第二发明的气动测微仪的计测头以第一发明的气动测微仪的计测头为基 础，其特征在于，
所述计测用气体喷嘴是沿所述计测头前端部的径向形成且彼此在所述计测头前 端部的周向上隔开180度的角度的第一计测用气体喷嘴和第二计测用气体喷嘴，所述计测用气体供给路径是向所述第一计测用气体喷嘴供给计测用气体的第一 计测用气体供给路径、向所述第二计测用气体喷嘴供给计测用气体的第二计测用气体供给 路径。另外，第三发明的气动测微仪的计测头以第一发明的气动测微仪的计测头为基 础，其特征在于，所述计测用气体喷嘴是沿所述计测头前端部的径向形成且彼此在所述计测头前 端部的周向上隔开90度的角度的第一计测用气体喷嘴、第二计测用气体喷嘴、第三计测用 气体喷嘴和第四计测用气体喷嘴，所述计测用气体供给路径是向所述第一计测用气体喷嘴供给计测用气体的第一 计测用气体供给路径、向所述第二计测用气体喷嘴供给计测用气体的第二计测用气体供给 路径、向所述第三计测用气体喷嘴供给计测用气体的第三计测用气体供给路径、向所述第 四计测用气体喷嘴供给计测用气体的第四计测用气体供给路径。另外，第四发明的气动测微仪的计测头以第一发明的气动测微仪的计测头为基 础，其特征在于，所述计测用气体喷嘴是沿所述计测头前端部的径向形成且彼此在所述计测头前 端部的周向上隔开90度的角度的第一计测用气体喷嘴和第二计测用气体喷嘴，所述计测用气体供给路径是向所述第一计测用气体喷嘴供给计测用气体的第一 计测用气体供给路径、向所述第二计测用气体喷嘴供给计测用气体的第二计测用气体供给 路径。另外，第五发明的气动测微仪的计测头以第一发明的气动测微仪的计测头为基 础，其特征在于，所述计测用气体喷嘴是沿所述计测头前端部的径向形成的一个计测用气体喷嘴，所述计测用气体供给路径是向所述一个计测用气体喷嘴供给计测用气体的一个 计测用气体供给路径。另外，第六发明的气动测微仪的计测头以第二发明的气动测微仪的计测头为基 础，其特征在于，计测用气体从在所述主轴的支承部形成的第一计测用气体供给路径和第二计测 用气体供给路径，经由在所述计测头主体部安装的回转接头的第一计测用气体供给路径和 第二计测用气体供给路径，分别向所述计测头主体部的第一计测用气体供给路径和第二计 测用气体供给路径供给，或者，计测用气体从在所述主轴的支承部形成的第一计测用气体供给路径和第二 计测用气体供给路径，经由在所述主轴安装的回转接头的第一计测用气体供给路径和第二 计测用气体供给路径及在所述主轴形成的第一计测用气体供给路径和第二计测用气体供 给路径，分别向所述计测头主体部的第一计测用气体供给路径和第二计测用气体供给路径供给。另外，第七发明的气动测微仪的计测头以第五发明的气动测微仪的计测头为基 础，其特征在于，
计测用气体从在所述主轴的支承部形成的计测用气体供给路径经由在所述计测 头主体部安装的回转接头的计测用气体供给路径向所述计测头主体部的计测用气体供给 路径供给，或者，计测用气体从在所述主轴的支承部形成的计测用气体供给路径经由在所述 主轴安装的回转接头的计测用气体供给路径和在所述主轴形成的计测用气体供给路径，向 所述计测头主体部的计测用气体供给路径供给。另外，第八发明的气动测微仪的计测头以第三发明的气动测微仪的计测头为基 础，其特征在于，计测用气体从在所述主轴的支承部形成的第一计测用气体供给路径、第二计测用 气体供给路径、第三计测用气体供给路径和第四计测用气体供给路径，分别向所述计测头 主体部的第一计测用气体供给路径、第二计测用气体供给路径、第三计测用气体供给路径 和第四计测用气体供给路径供给。另外，第九发明的气动测微仪的计测头以第四发明的气动测微仪的计测头为基 础，其特征在于，计测用气体从在所述主轴的支承部形成的第一计测用气体供给路径和第二计测 用气体供给路径，分别向所述计测头主体部的第一计测用气体供给路径和第二计测用气体 供给路径供给。另外，第十发明的气动测微仪的计测头以第一 第九发明中任一发明的气动测微 仪的计测头为基础，其特征在于，在所述计测头前端部形成有用于计测时从其前端侧周缘的锥形面的喷出口向前 方朝所述衬套孔的内周面喷出鼓风用气体的鼓风用喷嘴，在所述计测头主体部形成有向所述鼓风用喷嘴供给鼓风用气体的鼓风用气体供 给路径。另外，第十一发明的气动测微仪的计测头以第十发明的气动测微仪的计测头为基 础，其特征在于，鼓风用气体从在所述主轴的支承部形成的鼓风用气体供给路径直接或经由在所 述主轴安装的回转接头的鼓风用气体供给路径及在所述主轴形成的鼓风用气体供给路径， 向所述计测头主体部的鼓风用气体供给路径供给。另外，第十二发明的气动测微仪的计测头以第一 第十一发明中任一发明的气动 测微仪的计测头为基础，其特征在于，所述计测头主体部具有固定所述计测头前端部的前端侧部件、基端侧部件、夹设 在所述前端侧部件与所述基端侧部件之间的弹性部件、连接形成于所述前端侧部件的计测 用气体供给路径和形成于所述基端侧部件的计测用气体供给路径的挠性软管。发明效果根据第一发明的气动测微仪的计测头，其在计测时安装于机床的主轴，并插入组 装于所述机床的工作台上的衬套的衬套孔中，用于计测所述衬套孔与所述主轴的偏心量， 所述气动测微仪的计测头的特征在于，具有计测头主体部；设于该计测头主体部的前端、 且在计测时插入所述衬套孔中的计测头前端部，在所述计测头前端部形成有在计测时从所 述计测头前端部的外周面的喷出口向该外周面与所述衬套孔的内周面之间的间隙喷出计测用气体的一个或多个计测用气体喷嘴，另外，在所述计测头主体部形成有与各计测用气 体喷嘴对应的各个计测用气体供给路径，分别从各个计测用气体供给路径对各计测用气体 喷嘴供给计测用气体，因此，不仅能够计测衬套孔的内径，也能够计测计测头前端部的外周 面与衬套孔的内周面之间的间隙。从而，根据该间隙的计测值求出主轴与衬套孔的偏心量， 并根据该偏心量控制主轴的位置(即，修正主轴与衬套孔的相对位置)，由此能够使主轴 (开孔工具)的轴心与衬套孔的轴心一致而防止衬套孔的偏磨损。根据第二发明的气动测微仪的计测头，以第一发明的气动测微仪的计测头为基 础，其特征在于，所述计测用气体喷嘴是沿所述计测头前端部的径向形成且彼此在所述计 测头前端部的周向上隔开180度的角度的第一计测用气体喷嘴和第二计测用气体喷嘴，所 述计测用气体供给路径是向所述第一计测用气体喷嘴供给计测用气体的第一计测用气体 供给路径、向所述第二计测用气体喷嘴供给计测用气体的第二计测用气体供给路径，因此， 不仅能够计测衬套孔的内径，也能够通过利用主轴使计测头旋转90度，从而在与计测头前 端部正交的第一径向的两侧和第二径向的两侧，计测计测头前端部的外周面与衬套孔的内 周面之间的间隙。从而，根据该间隙的计测值(例如，根据后述的(1)、(2)式的计算)求出 主轴与衬套孔的偏心量，根据该偏心量控制主轴的位置(即，修正主轴与衬套孔的相对位 置)，从而能够使主轴(开孔工具)的轴心与衬套孔的轴心一致而防止衬套孔的偏磨损。根据第三发明的气动测微仪的计测头，以第一发明的气动测微仪的计测头为基 础，其特征在于，所述计测用气体喷嘴是沿所述计测头前端部的径向形成且彼此在所述计 测头前端部的周向上隔开90度的角度的第一计测用气体喷嘴、第二计测用气体喷嘴、第三 计测用气体喷嘴和第四计测用气体喷嘴，所述计测用气体供给路径是向所述第一计测用气 体喷嘴供给计测用气体的第一计测用气体供给路径、向所述第二计测用气体喷嘴供给计测 用气体的第二计测用气体供给路径、向所述第三计测用气体喷嘴供给计测用气体的第三计 测用气体供给路径、向所述第四计测用气体喷嘴供给计测用气体的第四计测用气体供给路 径，因此，不仅能够计测衬套孔的内径，也能够在与计测头前端部正交的第一径向的两侧和 第二径向的两侧，计测计测头前端部的外周面与衬套孔的内周面之间的间隙。从而，根据该 间隙的计测值(例如，根据后述的(1)、(2)式的计算)求出主轴与衬套孔的偏心量，并根据 该偏心量控制主轴的位置(即，修正主轴与衬套孔的相对位置)，从而能够使主轴(开孔工 具)的轴心与衬套孔的轴心一致而防止衬套孔的偏磨损。根据第四发明的气动测微仪的计测头，以第一发明的气动测微仪的计测头为基 础，其特征在于，所述计测用气体喷嘴是沿所述计测头前端部的径向形成且彼此在所述计 测头前端部的周向上隔开90度的角度的第一计测用气体喷嘴和第二计测用气体喷嘴，所 述计测用气体供给路径是向所述第一计测用气体喷嘴供给计测用气体的第一计测用气体 供给路径、向所述第二计测用气体喷嘴供给计测用气体的第二计测用气体供给路径，因此， 不仅能够计测衬套孔的内径，也能够在与计测头前端部正交的第一径向与第二径向上，计 测计测头前端部的外周面与衬套孔的内周面之间的间隙。从而，根据该间隙的计测值(例 如，通过从不偏心时的计测头前端部的外周面与衬套孔的内周面之间的间隙值减去间隙的 计测值)求出主轴与衬套孔的偏心量，根据该偏心量控制主轴的位置(即，修正主轴与衬套 孔的相对位置)，从而能够使主轴(开孔工具)的轴心与衬套孔的轴心一致而防止衬套孔的 偏磨损。
根据第五发明的气动测微仪的计测头，以第一发明的气动测微仪的计测头为基 础，其特征在于，所述计测用气体喷嘴是沿所述计测头前端部的径向形成的一个计测用气 体喷嘴，所述计测用气体供给路径是向所述一个计测用气体喷嘴供给计测用气体的一个计 测用气体供给路径，因此，不仅能够计测衬套孔的内径，也能够通过利用例如主轴使计测头 旋转90度，从而在与计测头前端部正交的第一径向与第二径向上，计测计测头前端部的外 周面与衬套孔的内周面之间的间隙。从而，根据该间隙的计测值(例如，通过从不偏心时的 计测头前端部的外周面与衬套孔的内周面之间的间隙值减去间隙的计测值)求出主轴与 衬套孔的偏心量，根据该偏心量控制主轴的位置(即，修正主轴与衬套孔的相对位置)，从 而能够使主轴(开孔工具)的轴心与衬套孔的轴心一致而防止衬套孔的偏磨损。根据第六发明的气动测微仪的计测头，以第二发明的气动测微仪的计测头为基 础，其特征在于，计测用气体从在所述主轴的支承部形成的第一计测用气体供给路径和第 二计测用气体供给路径，经由在所述计测头主体部安装的回转接头的第一计测用气体供给 路径和第二计测用气体供给路径，分别向所述计测头主体部的第一计测用气体供给路径和 第二计测用气体供给路径供给，或者，计测用气体从在所述主轴的支承部形成的第一计测 用气体供给路径和第二计测用气体供给路径，经由在所述主轴安装的回转接头的第一计测 用气体供给路径和第二计测用气体供给路径及在所述主轴形成的第一计测用气体供给路 径和第二计测用气体供给路径，分别向所述计测头主体部的第一计测用气体供给路径和第 二计测用气体供给路径供给，因此能够从主轴的支承部供给计测用气体，不需要在计测头 直接连接计测用气体供给用的软管等供给机构，因此，能够得到向主轴装拆计测头等计测 操作变得容易等效果。根据第七发明的气动测微仪的计测头，以第五发明的气动测微仪的计测头为基 础，其特征在于，计测用气体从在所述主轴的支承部形成的计测用气体供给路径经由在所 述计测头主体部安装的回转接头的计测用气体供给路径向所述计测头主体部的计测用气 体供给路径供给，或者，计测用气体从在所述主轴的支承部形成的计测用气体供给路径经 由在所述主轴安装的回转接头的计测用气体供给路径和在所述主轴形成的计测用气体供 给路径，向所述计测头主体部的计测用气体供给路径供给，因此，能够从主轴的支承部供给 计测用气体，不需要在计测头直接连接计测用气体供给用的软管等供给机构，因此，能够得 到向主轴装拆计测头等计测操作变得容易等效果。根据第八发明的气动测微仪的计测头，以第三发明的气动测微仪的计测头为基 础，其特征在于，计测用气体从在所述主轴的支承部形成的第一计测用气体供给路径、第二 计测用气体供给路径、第三计测用气体供给路径和第四计测用气体供给路径，分别向所述 计测头主体部的第一计测用气体供给路径、第二计测用气体供给路径、第三计测用气体供 给路径和第四计测用气体供给路径供给，因此，能够从主轴的支承部供给计测用气体，不需 要在计测头直接连接计测用气体供给用的软管等供给机构，因此，能够得到向主轴装拆计 测头等计测操作变得容易等效果。根据第九发明的气动测微仪的计测头，以第四发明的气动测微仪的计测头为基 础，其特征在于，计测用气体从在所述主轴的支承部形成的第一计测用气体供给路径和第 二计测用气体供给路径，分别向所述计测头主体部的第一计测用气体供给路径和第二计测 用气体供给路径供给，因此能够从主轴的支承部供给计测用气体，不需要在计测头直接连
9接计测用气体供给用的软管等供给机构，因此，能够得到向主轴装拆计测头等计测操作变 得容易等效果。根据第十发明的气动测微仪的计测头，以第一 第九发明中任一发明的气动测微 仪的计测头为基础，其特征在于，在所述计测头前端部形成有用于计测时从其前端侧周缘 的锥形面的喷出口向前方朝所述衬套孔的内周面喷出鼓风用气体的鼓风用喷嘴，在所述计 测头主体部形成有向所述鼓风用喷嘴供给鼓风用气体的鼓风用气体供给路径，因此，即使 在衬套孔的内周面附着有切削屑等异物，也能够通过鼓风从衬套孔的内周面除去该异物之 后，进行间隙计测，因此能够进行精度良好的间隙计测。根据第十一发明的气动测微仪的计测头，以第十发明的气动测微仪的计测头为基 础，其特征在于，鼓风用气体从在所述主轴的支承部形成的鼓风用气体供给路径直接或经 由在所述主轴安装的回转接头的鼓风用气体供给路径及在所述主轴形成的鼓风用气体供 给路径，向所述计测头主体部的鼓风用气体供给路径供给，因此，能够从主轴的支承部供给 鼓风用气体，不需要在计测头直接连接鼓风用气体供给用的软管等供给机构，因此，能够得 到向主轴装拆计测头等计测操作变得容易等效果。根据第十二发明的气动测微仪的计测头，以第一 第十一发明中任一发明的气动 测微仪的计测头为基础，其特征在于，所述计测头主体部具有固定所述计测头前端部的前 端侧部件、基端侧部件、夹设在所述前端侧部件与所述基端侧部件之间的弹性部件、连接形 成于所述前端侧部件的计测用气体供给路径和形成于所述基端侧部件的计测用气体供给 路径的挠性软管，因此，即使在将计测头前端部插入衬套孔中时，计测头前端部与衬套接 触，也能够通过弹性部件伸长或收缩使计测头前端部向基端侧移动，能够缓和所述接触时 的冲击。
图1 (a)是表示适用本发明的实施例1的气动测微仪的计测头的机床的一例的图， (b)是表示将所述计测头安装于所述机床的主轴的状态的主要部分放大图。图2是局部剖开所述计测头示出的侧视图。图3(a)是表示所述计测头的一部分的剖视图，(b)是图2的A向向视图，(c)是图 2的B-B线向视剖视图，(d)是图2的C-C线向视剖视图。图4是所述气动测微仪的系统结构图。图5 (a)是图4的D向向视图，(b)是表示所述计测头从(a)的状态旋转90度的 状态的图。图6是表示计测用气体流量与间隙的关系的数据的说明图。图7(a)是用于所述计测头的校正的气动测微仪用校正装置(校对规)的剖视图， (b)是(a)的E向向视图，(c)是(a)的F_F线向视剖视图。图8 (a)是表示使用所述气动测微仪用校正装置校正所述计测头的状况的图，(b) 是(a)的G向向视图。图9是本发明的实施例2的气动测微仪的计测头的侧视图。图10(a)是表示所述计测头的一部分的剖视图，(b)是图9的H向向视图，(c)是 图9的I-I线向视剖视图，(d)是图9的J-J线向视剖视图，(e)是图9的K-K线向视剖视图，(f)是图9的L-L线向视剖视图。图11是所述气动测微仪的系统结构图。图12是图11的M向向视图。图13是表示使用气动测微仪用校正装置校正所述计测头的状况的图(与图8(b) 相同的图)。图14(a)是本发明的实施例3的气动测微仪的计测头的主要部分侧视图，(b)是 (a)的N向向视图，(c)是(a)的0-0线向视剖视图，(d)是(a)的P_P线向视剖视图，(e) 是(a)的Q-Q线向视剖视图。图15是表示由所述计测头进行间隙计测的状况的图(与图5相同的图)。图16是表示使用气动测微仪用校正装置校正所述计测头的状况的图(与图8(b) 相同的图)。图17是说明偏心量算出方法的图，(a)是表示计测头前端部与衬套孔不偏心时的 状态的图，(b)是表示计测头前端部相对于衬套孔仅在X轴方向偏心的状态的图，(c)是(b) 的状态的主要部分放大图。图18(a)是本发明的实施例4的气动测微仪的计测头的主要部分侧视图，(b)是 (a)的R向向视图，(c)是(a)的S-S线向视剖视图，(d)是(a)的V_V线向视剖视图。图19(a)是表示由所述计测头进行间隙计测的状况的图(与图5相同的图)，(b) 是表示将所述计测头从(a)的状态旋转90度的状态的图(与图5相同的图)。图20是使用气动测微仪用校正装置校正所述计测头的状况的图(与图8(b)相同 的图)。图21(a)是接触式传感器的侧视图，(b)是(a)的W向向视图。图22(a)是表示以往的气动测微仪的概要的图，(b)是表示所述气动测微仪用校 正装置的概要的图。符号说明21 机床；22 床身；23 工作台；24 立柱；25 主轴头；26 主轴；27 衬套 组装件；27a 水平部；27b 垂直部；28、29、30 导轨；31 衬套；31a 衬套孔；31b 内 周面；32 开孔工具；41 计测头；42 计测头主体部；43 计测头前端部；43a外周面； 45连接部；46壳体；46a 内周面；47螺钉；48凹入嵌合部；49、50锥形面；51A第 一计测用气体喷嘴(计测用气体喷嘴)；51B第二计测用气体喷嘴；51C第三计测用气体 喷嘴；51D 第四计测用气体喷嘴；51A-1、51B-1、51C-1、51D-1 喷出口 ；52A、52B、52C、52D 鼓风用喷嘴；52A-1、52B-1、52C-1、52D-1 喷出口 ；53A 第一计测用气体供给路径、计测 用气体供给路径；53B 第二计测用气体供给路径；53C 第三计测用气体供给路径；53D 第四计测用气体供给路径；54 基端侧部件；55A第一计测用气体供给路径、计测用气体供 给路径；55B第二计测用气体供给路径；55C第三计测用气体供给路径；55D第四计测 用气体供给路径；56鼓风用气体供给路径；58长孔；59基端部；60轴部；61前端 部；62 基端侧端板；62a孔；63A第一计测用气体供给路径；63B第二计测用气体供 给路径；63C 第三计测用气体供给路径；63D 第四计测用气体供给路径；64A、64B、64C、 64D软管；65鼓风用气体供给路径；66空间部；67回转接头；68A第一计测用气体 供给路径；68B第二计测用气体供给路径；69A第一联接器；69B第二联接器；69C第三联接器；69D第四联接器；70A第一计测用气体供给路径；70B第二计测用气体供给路 径；71回转接头；72鼓风用气体供给路径；73 鼓风用气体供给路径；74螺旋弹簧； 75鼓风用气体供给路径；76A第一计测用气体供给源；76B第二计测用气体供给源；76C 第三计测用气体供给源；76D第四计测用气体供给源；77A第一 A/D转换器；77B第二 A/D转换器；77C第三A/D转换器；77D第四A/D转换器；78 NC装置；79鼓风用气体供 给源；80顺序控制器；81控制装置；91气动测微仪用校正装置；92收容孔；93夹 紧套筒；93a内周面；94计测头进入孔；95 小径的校对孔；95a内周面；96 大径的 校对孔；96a内周面；97液压室；98液压油供给路径；99软管。
具体实施例方式以下，基于附图对本发明的实施例进行详细说明。<实施例1>图1 (a)是表示适用本发明的实施例1的气动测微仪的计测头的机床的一例的图， 图1(b)是表示将所述计测头安装于所述机床的主轴的状态的主要部分放大图。并且，图2 是局部剖开所述计测头示出的侧视图。图3(a)是表示所述计测头的一部分的剖视图，图 3(b)是图2的A向向视图，图3(c)是图2的B-B线向视剖视图，图3(d)是图2的C-C线向 视剖视图，图4是所述气动测微仪的系统结构图，图5(a)是图4的D向向视图，图5(b)是 表示所述计测头从图5(a)的状态旋转90度的状态的图，图6是表示计测用气体流量与间 隙的关系的数据的说明图。另外，图7 (a)是用于所述计测头的校正的气动测微仪用校正装置(校对规)的剖 视图，图7(b)是图7(a)的E向向视图，图7(c)是图7(a)的F-F线向视剖视图，图8 (a)是 表示使用所述气动测微仪用校正装置校正所述计测头的状况的图，图8(b)是图8(a)的G 向向视图。图1 (a)中例示的机床21包括床身22、设于床身22上的工作台23、立柱24、主轴 头25、主轴26及衬套组装件27等。立柱24能够沿设于床身22上表面的导轨28向与图1(a)的纸面正交的方向(X 轴方向)移动，工作台23能够沿设于床身22上表面的导轨29向图1(a)的左右方向(Z轴 方向)移动。作为主轴26的支承部的主轴头25能够沿设于立柱24的前表面的导轨30在 上下方向(Y轴方向)上移动。图示例的机床是卧式机床，主轴26以轴向为水平的状态设 于主轴头25内，由主轴头25支承为能够旋转。立柱24、工作台23和主轴头26由未图示的 进给丝杠机构等各轴的驱动机构驱动，分别向X轴方向、Z轴方向和Y轴方向直线地移动。 主轴26被未图示的主轴电动机驱动而旋转。衬套组装件27具有水平部27a和垂直部27b，且固定于工作台23上。在衬套组 装件27的水平部27a上，载置发动机的工作缸体或阀体等工件W并利用液压等固定机构固 定，在衬套组装件27的垂直部安装有衬套31。衬套31是在中心部具有横截面为圆形的衬 套孔31a的圆筒状的部件。另外，在主轴26安装有长条的开孔工具32。在将该开孔工具 32插通于衬套孔31a并利用衬套31抑制其振动的同时，通过主轴26来驱动旋转，由此进行 同轴度要求严格的曲轴孔或柱塞孔等孔33的开孔加工。并且，为了防止因机床21的热位移等而使主轴26 (开孔工具32)的轴心与衬套孔31a的轴心错开(主轴26与衬套孔31a偏心)，而导致衬套孔31a的内周面31b偏磨损的 情况，定期计测主轴26与衬套孔31a的偏心量。此时，在代替开口工具32，将图1(b)所示的气动测微仪的计测头41安装于主轴 26之后，通过插入衬套孔31a中进行间隙计测(计测主轴26与衬套孔31a的偏心量)(详 细后述)。此外，该情况的间隙计测并不限于实际上用于开孔加工的衬套31，如图1(a)中 单点划线所示，也可以通过将间隙计测专用的衬套31设于衬套组装件27或其附近等方式， 对该间隙计测专用的衬套31进行计测。如图2及图3(a) 图3(d)所示，本实施例1的气动测微仪的计测头41具有圆柱 状的计测头主体部42、设于该计测头主体部42前端的圆柱状的计测头前端部43。计测头 主体部42的前端成为与计测头前端部43 —体的连接部45 (前端侧部件)，该连接部45的 凹入嵌合部48嵌合于计测头主体部42的壳体46。另外，在壳体46的外周面形成有多个长 孔(凹部)58，通过从这些长孔58揷入的螺钉47将连接部45螺纹固定于壳体46。计测头前端部43的前端侧周缘形成为锥形面49，计测头前端部43的基端侧周缘 也形成为锥形面50。锥形面49朝向计测头前端部43的前端侧且向计测头前端部43的径 向内侧倾斜，锥形面50朝向计测头前端部43的基端侧且向计测头前端部43的径向内侧倾 斜。并且，在该计测头前端部43形成有两个计测用气体喷嘴51A、51B和四个鼓风用喷 嘴 52A、52B、52C、52D。第一计测用气体喷嘴51A和第二计测用气体喷嘴51B沿计测头前端部43的径向 形成且彼此在计测头前端部43的周向上隔开180度的角度，用于在计测时从计测头前端部 43的外周面43a的喷出口 51A-1、51B-1向该外周面43a与衬套孔31a的内周面31b之间的 间隙喷出计测用气体。鼓风用喷嘴52A、52B、52C、52D在计测头前端部43的周向上分别隔 开90度的角度，用于从前端侧的锥形面49的喷出口 52A-1、52B-1、52C-1、52D-1向前方朝 衬套孔31a的内周面31b喷出鼓风用气体。另外，在连接部45形成有与第一计测用气体喷 嘴51A连接的第一计测用气体供给路径53A、与第二计测用气体喷嘴51B连接的第二计测用 气体供给路径53B、与鼓风用喷嘴52A、52B、52C、52D连接的鼓风用气体供给路径56。另一方面，计测头主体部42除上述的连接部45之外，还具有作为前端侧部件的壳 体46和基端侧部件54。壳体46为圆筒状的部件，在其板厚部分形成有第一计测用气体供 给路径55A和第二计测用气体供给路径55B。第一计测用气体供给路径55A与所述第一计 测用气体供给路径53A连接，第二计测用气体供给路径55B与所述第二计测用气体供给路 径53B连接。基端侧部件54为在轴部60的前端侧和基端侧具有比轴部60的直径大的前端部 61和基端部59的结构。前端部62配设在壳体46内，与壳体46的内周面46a相接且能够 沿轴向滑动，轴部60插通于壳体46的基端侧端板62的孔62a中，且能够沿轴向移动。并 且，在前端部62与连接部45 (凹入部48)之间夹设有作为弹性部件的螺旋弹簧74。螺旋 弹簧74始终将计测头前端部43 (连接部45)向前方按压。从而，即使将计测头前端部43 插入衬套孔31a时，计测头前端部43与衬套31接触，也如图3 (a)中单点划线所示，通过螺 旋弹簧74收缩使计测头前端部43与壳体46 —起向基端侧移动，从而缓和上述接触时的冲 击ο
在基端侧部件54形成有第一计测用气体供给路径63A和第二计测用气体供给路 径63B。在轴部60的外周面卷绕有挠性的第一软管64A和第二软管64B，第一软管64A连 接壳体46侧的第一计测用气体供给路径55A和基端侧部件54侧的第一计测用气体供给路 径63A，第二软管64B连接壳体46侧的第二计测用气体供给路径55B和基端侧部件54侧的 第二计测用气体供给路径63A。从而，经由第一计测用气体供给路径63A、第一软管64A、第 一计测用气体供给路径55A及第一计测用气体供给路径53A向第一计测用气体喷嘴51A供 给计测用气体，经由第二计测用气体供给路径63B、第二软管64B、第二计测用气体供给路 径55B及第二计测用气体供给路径53B向第二计测用气体喷嘴51B供给计测用气体。另外，在基端侧部件54(前端部61、轴部60及基端部59)形成有鼓风用气体供给 路径65。从而，经由鼓风用气体供给路径65、壳体46内的前端部61与连接部45(凹入嵌 合部48)之间的空间部66及鼓风用气体供给路径56向鼓风用喷嘴52A、52B、52C、52D供给 鼓风用气体。另外，在基端侧部件54的外周面安装有回转接头67，在基端侧部件54的基端设有 装拆部68，该装拆部68具有能够将计测头41与开孔工具32相同地相对于主轴26装拆的 构造。回转接头67的第一计测用气体供给路径68A经由第一联接器69A与形成于主轴 头25的第一计测用气体供给路径70A连接，回转接头67的第二计测用气体供给路径68B 经由第二联接器69B与形成于主轴头25的第二计测用气体供给路径70B连接。从而，从主 轴头25的第一计测用气体供给路径70A经由回转接头67的第一计测用气体供给路径68A 向基端侧部件54的第一计测用气体供给路径63A供给计测用气体，从主轴头25的第二计 测用气体供给路径70B经由回转接头67的第二计测用气体供给路径68B向基端侧部件54 的第二计测用气体供给路径63B供给计测用气体。另外，在主轴26安装有回转接头71，该回转接头71的鼓风用气体供给路径72与 形成于主轴头25的鼓风用气体供给路径73连接。从而，从主轴头25的鼓风用气体供给路 径73经由回转接头71的鼓风用气体供给路径72及形成于主轴26的鼓风用气体供给路径 75向基端侧部件54的鼓风用气体供给路径65供给鼓风用气体。以下，基于图4、图5 (a)、图5 (b)及图6，对气动测微仪的系统结构及间隙计测操作 的步骤进行说明。需要说明的是，以下的操作利用NC装置(数值控制装置)78通过控制所 述各轴的驱动机构的动作和主轴电动机的旋转等来实施。在间隙计测时，首先，代替开孔工具32，将计测头41安装于主轴26，将该计测头41 移动至衬套孔31a的入口之后，从鼓风用气体供给源79向计测头前端部43的鼓风用喷嘴 52A、52B、52C、52D(主轴头25的鼓风用气体供给路径73)供给鼓风用气体。其结果，该鼓风 用气体从鼓风用喷嘴52A、52B、52C、52D向衬套孔31a的内周面31b喷出。因此，在内周面 31b附着有切削屑等异物时，该异物被鼓风用气体吹飞而从内周面31b除去。然后，如图4所示，将计测头前端部43插入衬套孔31a中，从NC装置78向顺序控 制器80输出计测指令，当从顺序控制器80向气动测微仪的控制装置81输出计测方向选择 指令及计测开始指令时，开始由该控制装置81进行的A/D转换器77A、77B和气体供给源 76A、76B的控制，实施Y轴方向的间隙计测和X轴方向的间隙计测。这些间隙计测可以从Y 轴方向和X轴方向中的任一方向开始，但是，例如，首先进行图5 (a)所示的Y轴方向的间隙计测，接下来如图5 (b)所示，通过由NC装置78进行的主轴26的控制而使计测头41 (计测 用气体3)旋转90度，进行X轴方向的间隙计测。首先，当对Y轴方向的间隙计测进行详细描述时，分别从第一计测用气体供给源 76A和第二计测用气体供给源76B将利用调节器等压力调节机构调节为固定压力的计测用 气体，经由第一 A/D转换器77A和第二 A/D转换器77B，向计测头前端部43的第一计测用气 体喷嘴51A(主轴头25的第一计测用气体供给路径70A)和第二计测用气体喷嘴51B (主轴 头25的第二计测用气体供给路径70B)供给。其结果，这些计测用气体从第一计测用气体 喷嘴51A和第二计测用气体喷嘴51B向计测头前端部43的外周面43a与衬套孔31a的内 周面31b之间的间隙ΔΥ1、ΔΥ2喷出。并且，此时，在第一 A/D转换器77Α和第二 A/D转换 器77Β中检测各个计测用气体的压力(与计测用气体的流量相当)，并将这些检测信号变换 为数字信号向控制装置81输出。在控制装置81中，根据从第一 A/D转换器77Α和第二 A/D转换器77Β输出的压力 检测信号求出计测用气体的流量，并根据该计测用气体流量的数据和预先存储的如图6所 例示的表示计测用气体流量与间隙的关系的数据求出间隙ΔΥ1与间隙ΔΥ2。进而，在控制 装置81中，根据上述间隙ΔΥ1、ΔΥ2的计测值，通过下述(1)式算出Y轴方向的主轴26(开 孔工具32)与衬套孔31a的偏心量Δ Y，并将该偏心量Δ Y向顺序控制器80输出。ΔΥ = (ΔΥ1-ΔΥ2)+2 · · · (1)接下来，详细叙述X轴方向的间隙计测，与Y轴方向的间隙计测相同地，分别从第 一计测用气体供给源76Α和第二计测用气体供给源76Β将利用调节器等压力调节机构调节 为固定压力的计测用气体，经由第一 A/D转换器77Α和第二 A/D转换器77Β向计测头前端 部43的第一计测用气体喷嘴51Α(主轴头25的第一计测用气体供给路径70Α)和第二计测 用气体喷嘴51Β(主轴头25的第二计测用气体供给路径70Β)供给。其结果，这些计测用气 体从第一计测用气体喷嘴51Α和第二计测用气体喷嘴51Β向计测头前端部43的外周面43a 与衬套孔31a的内周面31b之间的间隙ΔΧ1、ΔΧ2喷出。并且，此时，在第一 A/D转换器 77A和第二 A/D转换器77B中，检测各个计测用气体的压力(与计测用气体的流量相当)， 将这些检测信号变换为数字信号向控制装置81输出。在控制装置81中，根据从第一 A/D转换器77A和第二 A/D转换器77B输出的压力 检测信号求出计测用气体的流量，并根据该计测用气体流量的数据和预先存储的图6所例 示的表示计测用气体流量与间隙的关系的数据求出间隙ΔΧ1与间隙ΔΧ2。进而，在控制装 置81中，根据这些间隙ΔΧ1、ΔΧ2的计测值，由下述(2)式算出X轴方向的主轴26 (开孔 工具32)与衬套孔31a的偏心量Δ X，并将该偏心量Δ X向顺序控制器80输出。ΔΧ = (ΔΧ1-ΔΧ2)+2· · · (2)在顺序控制器80中，将从控制装置81输入的偏心量ΔΧ、ΔΥ收容于NC装置78 的宏变量中。并且，在NC装置78中，通过根据该偏心量Δ X、Δ Y变换X、Y坐标而控制主轴 26的位置(即，修正主轴26与衬套孔31a的相对位置)，从而使主轴26 (开孔工具32)的 轴心与衬套孔31a的轴心一致，而防止衬套孔31a的偏磨损。图6所例示的表示计测用气体流量与间隙的关系的数据通过利用图7(a) 图 7(c)所示的气动测微仪用校正装置(校对规)91进行气动测微仪的校正而求出。如上述的图7(a) 图7(c)所示，气动测微仪用校正装置91收容于收容孔92。气动测微仪用校正装置91的收容场所(设有收容孔92的场所)是任意的，可以在例如衬套 组装件27或其附近、或者工具收容部或其附近等。气动测微仪用校正装置91具有设于计测头进入孔94的中途的夹紧套筒93、小径 的校对孔(小范围)95、大径的校对孔(大范围)96。小径的校对孔95具有直径D1，大径的 校对孔96具有大于Dl的直径D2。夹紧套筒93、小径的校对孔95和大径的校对孔96串联 配置，且夹紧套筒93的轴心与小径的校对孔95的轴心和大径的校对孔96的轴心一致。夹 紧套筒93通过金属材料等形成为薄的圆筒状。另外，在气动测微仪用校正装置91形成有包围夹紧套筒93的周围的圆筒状的液 压室97和与该液压室97连接的液压油供给路径98。这些液压油供给路径98、液压室97 和夹紧套筒93构成定位机构。在液压油供给路径98连接有挠性的软管99。气动测微仪用 校正装置91成为浮动状态。即，在气动测微仪用校正装置91的周边没有设置阻止向校对 孔95、96的径向(箭头T方向)动作的部件，气动测微仪用校正装置91能够在收容孔92 内自由地向所述径向(箭头T方向)移动。接下来，根据图4、图8 (a)及图8(b)说明校正操作的步骤。此外，以下操作通过由 NC装置(数值控制装置)78控制所述各轴的驱动机构等来实施。在校正时，首先，将计测头41移动到气动测微仪用校正装置91 (计测头进入孔94) 的入口后，从鼓风用气体供给源79向计测头前端部43的鼓风用喷嘴52A、52B、52C、52D (主 轴头25的鼓风用气体供给路径73)供给鼓风用气体。其结果，该鼓风用气体朝向夹紧套筒 93的内周面93a、小径的校对孔95的内周面95a及大径的校对孔96的内周面96a喷出。因 此，当在这些内周面93a、95a、96a附着有切削屑等异物时，该异物被鼓风用气体吹飞而从 内周面93a、95a、96a除去。此外，根据气动测微仪用校正装置91的收容状态等，在异物没 有可能附着于内周面93a、95a、96a的情况下，可以不进行鼓风。在校正开始时，首先，如图8 (a)所示，将计测头前端部43插入小径的校对孔95 中。此时，计测头主体部42 (壳体46)位于夹紧套筒93内。并且，当从未图示的液压油供给 源经由软管99及液压油供给路径98向液压室97供给时，该液压室97的液压如箭头U所 示作用于夹紧套筒93整体，通过稍微缩小夹紧套筒93的直径，使得夹紧套筒93夹紧计测 头主体部42 (壳体46)。其结果，计测头前端部43的轴心与小径的校对孔95的轴心一致。 即，如图8(b)所示，计测头前端部43的外周面43a与小径的校对孔95的内周面95a之间 的间隙AGl在计测头前端部43的周向整体成为固定值(规定值)。该状态下，与间隙计测时相同地，分别从第一计测用气体供给源76A和第二计测 用气体供给源76B将利用调节器等压力调节机构调节为固定压力的计测用气体，经由第一 A/D转换器77A和第二 A/D转换器77B向计测头前端部43的第一计测用气体喷嘴51A (主 轴头25的第一计测用气体供给路径70A)和第二计测用气体喷嘴51B(主轴头25的第二计 测用气体供给路径70B)供给。其结果，所述计测用气体从第一计测用气体喷嘴51A和第二 计测用气体喷嘴51B向计测头前端部43的外周面43a和小径的校对孔95的内周面95a之 间的间隙AGl喷出。此时，在第一 A/D转换器77A和第二 A/D转换器77B中分别检测计测 用气体的压力(与计测用气体的流量相当)，并将这些检测信号变换为数字信号向控制装 置81输出。并且，在控制装置81中，根据从第一 A/D转换器77A和第二 A/D转换器77B输出的压力检测信号求出计测用气体的流量Q1，将该计测用气体流量Ql的数据和预先输入的 间隙AGl的数据作为图6所示的表示计测用气体流量Ql与间隙AGl的关系的点Pl的数 据存储。接着，从液压室97经由液压油供给路径98及软管99排出液压油，在暂时解除夹 紧套筒93对计测头主体部42(壳体46)的夹紧后，将计测头前端部43插入大径的校对孔 96中。此时，计测头主体部42 (壳体46)位于夹紧套筒93内。并且，与上述相同地，通过从 所述液压油供给源经由软管99及液压油供给路径98向液压室97供给，利用该液压室97 的液压使夹紧套筒93夹紧计测头主体部42 (壳体46)。其结果，计测头前端部43的轴心 与大径的校对孔96的轴心一致。S卩，如图8(b)所示，计测头前端部43的外周面43a与大 径的校对孔96的内周面96a之间的间隙AG2在计测头前端部43的周向整体成为固定值 (规定值)。在该状态下，与小径的校对孔95的情况相同地，分别从第一计测用气体供给源 76A和第二计测用气体供给源76B将利用调节器等压力调节机构调节为固定压力的计测用 气体，经由第一 A/D转换器77A和第二 A/D转换器77B向计测头前端部43的第一计测用气 体喷嘴51A(主轴头25的第一计测用气体供给路径70A)和第二计测用气体喷嘴51B (主轴 头25的第二计测用气体供给路径70B)供给。其结果，这些计测用气体从第一计测用气体 喷嘴51A和第二计测用气体喷嘴51B向计测头前端部43的外周面43a和大径的校对孔96 的内周面96a之间的间隙AG2喷出。此时，在第一 A/D转换器77A和第二 A/D转换器77B 中，检测各个计测用气体的压力(与计测用气体的流量相当)，将这些检测信号变换为数字 信号向控制装置81输出。并且，在控制装置81中，根据从第一 A/D转换器77A和第二 A/D转换器77B输出 的压力检测信号求出计测用气体的流量Q2，将该计测用气体流量Q2的数据和预先输入的 间隙AG2的数据作为如图6所示的表示计测用气体流量Q2和间隙AG2的关系的点P2的 数据存储。另外，该点P2和所述点Pl之间的数据通过直线插补求出。这样，得到如图6实线所示的表示计测用气体流量与间隙的关系的数据。此外，在 图6中单点划线所示的间隙非常小的范围、或与计测头的流路面积相比间隙大的范围中， 计测用气体流量的变化相对于间隙的变化不成比例。从而，气动测微仪的计测范围需要为 图6中实线所示的计测用气体流量的变化相对于间隙的变化成比例的范围。如以上所示，根据本实施例1的气动测微仪的计测头41，由于其在计测时安装于 机床21的主轴26，并插入组装于机床21的工作台23上的衬套31的衬套孔31a中，用于计 测衬套孔31a与主轴26的偏心量，该气动测微仪的计测头41的特征在于，具有计测头主体 部42、设于该计测头主体部42的前端且在计测时插入衬套孔31a中的计测头前端部43，在 计测头前端部43，第一计测用气体喷嘴51A与第二计测用气体喷嘴51B沿计测头前端部43 的径向形成且彼此在计测头前端部43的周向上隔开180度的角度，该第一计测用气体喷嘴 51A与第二计测用气体喷嘴51B用于在计测时从计测头前端部43的外周面43a的喷出口 51A-U51B-1向该外周面43a与衬套孔31a的内周面31b之间的间隙喷出计测用气体，另 外，在计测头主体部42形成有与各计测用气体喷嘴51A、51B对应的各个计测用气体供给路 径(即，由第一计测用气体供给路径53A、55A、63A及软管64A构成的供给路径、由第一计测 用气体供给路径53B、55B、63B及软管64B构成的供给路径)，分别从各个计测用气体供给路径对各计测用气体喷嘴51A、51B供给计测用气体，因此，不仅能够检测衬套孔31a的内径， 也能够通过利用主轴26使计测头41旋转90度，从而在与计测头前端部43正交的第一径 向(X轴方向)的两侧和第二径向(Y轴方向)的两侧，计测计测头前端部43的外周面43a 与衬套孔31a的内周面31b之间的间隙ΔΧ1、ΔΧ2禾Π ΔYU ΔΥ2。从而，能够根据该间隙 ΔΧ1、ΔΧ2和ΔΥ1、ΔΥ2的计测值(根据上述(1)、(2)式的计算)求出主轴26与衬套孔 31a的偏心量ΔΧ、Δ Y，并根据该偏心量ΔΧ、Δ Y控制主轴26的位置(即，修正主轴26与 衬套孔31a的相对位置)，从而使主轴26 (开孔工具32)的轴心与衬套孔31a的轴心一致而 防止衬套孔31a的偏磨损。另外，根据本实施例1的气动测微仪的计测头41，其特征在于，计测用气体从形成 于主轴头25的第一计测用气体供给路径70A和第二计测用气体供给路径70A，经由安装于 计测头主体部42的回转接头67的第一计测用气体供给路径68A和第二计测用气体供给路 径68B，分别向计测头主体部42的第一计测用气体供给路径63A和第二计测用气体供给路 径63B供给，因此，能够从主轴头25供给计测用气体，不需要在计测头41直接连接计测用 气体供给用的软管等供给机构，因此，能够得到向主轴26装拆计测头41的装拆等计测操作 变得容易等效果。另外，根据本实施例1的气动测微仪的计测头41，其特征在于，在计测头前端部43 形成有用于计测时从其前端侧周缘的锥形面49的喷出口 52A-1 52D-1向前方朝衬套孔 31a的内周面31b喷出鼓风用气体的鼓风用喷嘴52A 52D，在计测头主体部42形成有向 鼓风用喷嘴52A 52D供给鼓风用气体的鼓风用气体供给路径56、65，因此，即使在衬套孔 31a的内周面31b附着有切削屑等异物，也能够在通过鼓风从衬套孔31a的内周面31b除去 该异物之后，进行间隙计测，因此能够进行精度良好的间隙计测。另外，根据本实施例1的气动测微仪的计测头41，其特征在于，鼓风用气体从形成 于主轴头25的鼓风用气体供给路径73，经由安装于主轴26的回转接头71的鼓风用气体供 给路径72及形成于主轴26的鼓风用气体供给路径75，向计测头主体部42的鼓风用气体供 给路径65供给，因此，能够从主轴头25供给鼓风用气体，不需要在计测头41直接连接鼓风 用气体供给用的软管等供给机构，因此能够得到向主轴26装拆计测头41等计测操作变得 容易等效果。另外，根据本实施例1的气动测微仪的计测头41，其特征在于，计测头主体部42具 有固定计测头前端部43的前端侧部件(连接部45、壳体46)、基端侧部件54、夹设在前端 侧部件(连接部45、壳体46)与基端侧部件54之间的螺旋弹簧74、连接形成于前端侧部件 (壳体46)的计测用气体供给路径55A、55B和形成于基端侧部件54的计测用气体供给路径 63A、63B的挠性软管64A、64B，因此，当将计测头前端部43插入衬套孔31a时，即使计测头 前端部43与衬套31接触，通过螺旋弹簧74收缩而使计测头前端部43向基端侧移动，能够 缓和上述接触时的冲击。〈实施例2>图9是本发明的实施例2的气动测微仪的计测头的侧视图。图10(a)是表示所述 计测头的一部分的剖视图，图10(b)是图9的H向向视图，图10(c)是图9的I-I线向视剖 视图，图10(d)是图9的J-J线向视剖视图，图10(e)是图9的K-K线向视剖视图，图10(f) 是图9的L-L线向视剖视图，图11是所述气动测微仪的系统结构图，图12是图11的M向向视图，图13是表示使用气动测微仪用校正装置校正所述计测头的状况的图(与图8(b) 相同的图)。此外，适用本实施例2的计测头的机床例及向主轴安装的安装状态与图1 (a)及图 1(b)相同，在此省略图示及详细说明。另外，在本实施例2的计测头的校正中适用上述实施 例1中说明的气动测微仪用校正装置91 (参照图7、图8)。从而，省略在此的气动测微仪用 校正装置的详细说明。上述实施例1的计测头41中，在计测头前端部43形成有两个计测用气体喷嘴 51A、51B(参照图2、图3)，相对于此，图10(b)及图10(c)所示的本实施例2的计测头41的 特征在于，在计测头前端部43形成有四个计测用气体喷嘴51A、51B、51C、51D，其他结构与 上述实施例1大致相同。从而，对本实施例2的计测头41中与上述实施例1相同的部分标 注相同符号，省略重复的详细说明。如图9及图10(a) 图10(d)所示，在本实施例2的计测头41的计测头前端部43 形成有四个计测用气体喷嘴51A、51B、51C、51D。这些计测用气体喷嘴51A 51D分别在计 测头前端部43的周向上隔开90度的角度，用于在计测时从计测头前端部43的外周面43a 的喷出口 51A-1、51B-1、51C-1、51D-1向该外周面43a与衬套孔31a的内周面31b之间的间 隙喷出计测用气体。另外，在计测头主体部42的连接部45形成有与第一计测用气体喷嘴 51A连接的第一计测用气体供给路径53A、与第二计测用气体喷嘴51B连接的第二计测用气 体供给路径53B、与第三计测用气体喷嘴51C连接的第三计测用气体供给路径53C和与第四 计测用气体喷嘴51D连接的第四计测用气体供给路径53D。在计测头主体部42的壳体46的板厚部分形成有第一计测用气体供给路径55A、 第二计测用气体供给路径55B、第三计测用气体供给路径55C和第四计测用气体供给路径 55D。第一计测用气体供给路径55A与上述第一计测用气体供给路径53A连接，第二计测用 气体供给路径55B与上述第二计测用气体供给路径53B连接，第三计测用气体供给路径55C 与上述第三计测用气体供给路径53C连接，第四计测用气体供给路径55D与上述第四计测 用气体供给路径53D连接。在基端侧部件54形成有第一计测用气体供给路径63A、第二计测用气体供给路径 63B、第三计测用气体供给路径63C和第四计测用气体供给路径63D。在轴部60的外周面卷绕有挠性的第一软管64A、第二软管64B、第三软管64C和第 四软管64D，第一软管64A连接壳体46侧的第一计测用气体供给路径55A和基端侧部件54 侧的第一计测用气体供给路径63A，第二软管64B连接壳体46侧的第二计测用气体供给路 径55B和基端侧部件54侧的第二计测用气体供给路径63A，第三软管64C连接壳体46侧的 第三计测用气体供给路径55C和基端侧部件54侧的第三计测用气体供给路径63C，第四软 管64D连接壳体46侧的第四计测用气体供给路径55D和基端侧部件54侧的第四计测用气 体供给路径63D。从而，经由第一计测用气体供给路径63A、第一软管64A、第一计测用气体供给路 径55A及第一计测用气体供给路径53A向第一计测用气体喷嘴51A供给计测用气体，且经 由第二计测用气体供给路径63B、第二软管64B、第二计测用气体供给路径55B及第二计测 用气体供给路径53B向第二计测用气体喷嘴51B供给计测用气体，经由第三计测用气体供 给路径63C、第三软管64C、第三计测用气体供给路径55C及第三计测用气体供给路径53C
19向第三计测用气体喷嘴51C供给计测用气体，经由第四计测用气体供给路径63D、第四软管 64D、第四计测用气体供给路径55D及第四计测用气体供给路径53D向第四计测用气体喷嘴 51D供给计测用气体。此外，在本实施例2中，在基端侧部件54没有安装回转接头，基端侧部件54的第 一计测用气体供给路径63A经由第一联接器69A与主轴头25的第一计测用气体供给路径 70A连接，第二计测用气体供给路径63B经由第二联接器69B与主轴头25的第二计测用气 体供给路径70B连接，并且，第三计测用气体供给路径63C经由第三联接器(省略图示)与 主轴头25的第三计测用气体供给路径(省略图示)连接，第四计测用气体供给路径63D经 由第四联接器(省略图示)与主轴头25的第四计测用气体供给路径(省略图示)连接。从 而，从主轴头25的第一计测用气体供给路径70A向基端侧部件54的第一计测用气体供给 路径63A供给计测用气体，从主轴头25的第二计测用气体供给路径70B向基端侧部件54 的第二计测用气体供给路径63B供给计测用气体，从主轴头25的第三计测用气体供给路径 向基端侧部件54的第三计测用气体供给路径63C供给计测用气体，从主轴头25的第四计 测用气体供给路径向基端侧部件54的第四计测用气体供给路径63D供给计测用气体。其次，根据图11、图12及图6，说明气动测微仪的系统结构及间隙计测操作的步 骤。此外，以下操作通过在NC装置78控制所述各轴的驱动机构的动作或主轴电动机的旋 转等来实施。在间隙计测时，首先进行鼓风。对于该鼓风，由于与上述实施例1的情况相同，因 此，在此省略详细说明。然后，如图11所示，在将计测头前端部43插入衬套孔31a之后， 从NC装置78向顺序控制器80输出计测指令，当从顺序控制器80向气动测微仪的控制装 置81输出计测方向选择指令及计测开始指令时，开始由该控制装置81进行的A/D转换器 77A、77B和气体供给源76A、76B的控制，实施Y轴方向的间隙计测和X轴方向的间隙计测。 这些间隙计测可以从Y轴方向和X轴方向中的任一个方向开始，也可以同时进行。在本实 施例2中，由于在计测头前端部43形成有四个计测用气体喷嘴51A 51D，因此，不需要如 上述实施例1那样将计测头41旋转90度。对Y轴方向的间隙计测进行详细叙述，分别从第一计测用气体供给源76A和第二 计测用气体供给源76B将利用调节器等压力调节机构调节为固定压力的计测用气体，经由 第一 A/D转换器77A和第二 A/D转换器77B向计测头前端部43的第一计测用气体喷嘴 51A(主轴头25的第一计测用气体供给路径70A)和第二计测用气体喷嘴51B(主轴头25的 第二计测用气体供给路径70B)供给。其结果，这些计测用气体从第一计测用气体喷嘴51A 和第二计测用气体喷嘴51B向计测头前端部43的外周面43a与衬套孔31a的内周面31b 之间的间隙ΔΥ1、ΔΥ2喷出。并且，此时，在第一 A/D转换器77Α和第二 A/D转换器77Β中 检测各个计测用气体的压力(与计测用气体的流量相当)，并将这些检测信号变换为数字 信号向控制装置81输出。在控制装置81中，根据从第一 A/D转换器77Α和第二 A/D转换器77Β输出的压 力检测信号求出计测用气体的流量，并根据该计测用气体流量的数据和预先存储的图6所 例示的表示计测用气体流量与间隙的关系的数据，求出间隙ΔΥ1和间隙ΔΥ2。进而，在控 制装置81中，根据这些间隙ΔΥ1、Δ Υ2的计测值，通过上述(1)式算出Y轴方向上的主轴 26 (开孔工具32)与衬套孔31a的偏心量Δ Y，将该偏心量Δ Y向顺序控制器80输出。
其次，对X轴方向的间隙计测进行详细叙述，分别从第三计测用气体供给源76C和 第四计测用气体供给源76D将利用调节器等压力调节机构调节为固定压力的计测用气体， 经由第三A/D转换器77C和第四A/D转换器77D向计测头前端部43的第三计测用气体喷 嘴51C(主轴头25的第三计测用气体供给路径)和第四计测用气体喷嘴51D(主轴头25的 第四计测用气体供给路径)供给。其结果，这些计测用气体从第三计测用气体喷嘴51C和 第四计测用气体喷嘴51D向计测头前端部43的外周面43a与衬套孔31a的内周面31b之 间的间隙ΔΧ1、ΔΧ2喷出。并且，此时，在第三A/D转换器77C和第四A/D转换器77D中检 测各个计测用气体的压力(与计测用气体的流量相当)，并将这些检测信号变换为数字信 号向控制装置81输出。在控制装置81中，根据从第三A/D转换器77C和第四A/D转换器77D输出的压力 检测信号求出计测用气体的流量，并根据该计测用气体流量的数据和表示预先存储的如图 6所例示的计测用气体流量与间隙的关系的数据，求出间隙ΔΧ1与间隙ΔΧ2。并且，在控 制装置81中，根据这些间隙ΔΧ1、ΔΧ2的计测值，通过上述(2)式算出X轴方向上的主轴 26 (开孔工具32)与衬套孔31a的偏心量Δ X，并将该偏心量Δ X向顺序控制器80输出。在顺序控制器80中，将从控制装置81输入的偏心量ΔΧ、ΔΥ收容于NC装置78 的宏变量。并且，在NC装置78中，根据该偏心量Δ X、Δ Y变换Χ、Υ坐标，控制主轴26的位 置(即，修正主轴26与衬套孔31a的相对位置)，从而使主轴26 (开孔工具32)的轴心与衬 套孔31a的轴心一致而防止衬套孔31a的偏磨损。在本实施例2中，如图6所例示的表示计测用气体流量与间隙的关系的数据通过 使用上述实施例1所述的气动测微仪用校正装置91进行气动测微仪的校正而求出。校正操作的步骤也与上述实施例1的情况相同。根据图8(a)、图11及图13进行 说明，如前所述，对气动测微仪用校正装置91进行鼓风之后(或不进行)，首先，将计测头前 端部43插入小径的校对孔95。此时，计测头主体部42 (壳体46)位于夹紧套筒93内。并 且，当从未图示的液压油供给源经由软管99及液压油供给路径98向液压室97供给时，该 液压室97的液压作用于夹紧套筒93整体，夹紧套筒93的直径稍微缩小，由此夹紧套筒93 夹紧计测头主体部42 (壳体46)。其结果，计测头前端部43的轴心与小径的校对孔95的 轴心一致。即，如图13所示，计测头前端部43的外周面43a与小径的校对孔95的内周面 95a之间的间隙AGl在计测头前端部43的周向整体成为固定值(规定值)。在该状态下，与进行间隙计测时相同地，分别从第一计测用气体供给源76A、第二 计测用气体供给源76B、第三计测用气体供给源76C和第四计测用气体供给源76D将利用调 节器等压力调节机构调节为固定压力的计测用气体，经由第一 A/D转换器77A、第二 A/D转 换器77B、第三A/D转换器77C和第四A/D转换器77D，向计测头前端部43的第一计测用气 体喷嘴51A(主轴头25的第一计测用气体供给路径70A)、第二计测用气体喷嘴51B(主轴 头25的第二计测用气体供给路径70B)、第三计测用气体喷嘴51C(主轴头25的第三计测 用气体供给路径)和第四计测用气体喷嘴51D(主轴头25的第三计测用气体供给路径)供 给。其结果，这些计测用气体从第一计测用气体喷嘴51A、第二计测用气体喷嘴51B、第三计 测用气体喷嘴51C和第四计测用气体喷嘴51D向计测头前端部43的外周面43a与小径的 校对孔95的内周面95a之间的间隙AGl喷出。此时，第一 A/D转换器77A、第二 A/D转换 器77B、第三A/D转换器77C和第四A/D转换器77D分别检测计测用气体的压力(与计测用气体的流量相当)，并将这些检测信号变换为数字信号向控制装置81输出。并且，在控制装置81中，根据从第一 A/D转换器77A、第二 A/D转换器77B、第三A/ D转换器77C和第四A/D转换器77D输出的压力检测信号求出计测用气体的流量Q1，并将 该计测用气体流量Ql的数据和预先输入的间隙AGl的数据作为如图6所示的表示计测用 气体流量Ql与间隙AGl的关系的点Pl的数据存储。接下来，从液压室97经由液压油供给路径98及软管99排出液压油，在暂时解除 夹紧套筒93对计测头主体部42 (壳体46)的夹紧后，将计测头前端部43插入大径的校对 孔96。此时，计测头主体部42 (壳体46)位于夹紧套筒93内。并且，与上述相同地，通过从 所述液压油供给源经由软管99及液压油供给路径98向液压室97供给，从而在该液压室97 的液压的作用使夹紧套筒93夹紧计测头主体部42 (壳体46)。其结果，使计测头前端部43 的轴心与大径的校对孔96的轴心一致。S卩，如图13所示，计测头前端部43的外周面43a 与大径的校对孔96的内周面96a之间的间隙AG2在计测头前端部43的周向整体成为固 定值(规定值)。在该状态下，与小径的校对孔95的情况相同地，分别从第一计测用气体供给源 76A、第二计测用气体供给源76B、第三计测用气体供给源76C和第四计测用气体供给源76D 将利用调节器等压力调节机构调节为固定压力的计测用气体，经由第一 A/D转换器77A、第 二 A/D转换器77B、第三A/D转换器77C和第四A/D转换器77D，向计测头前端部43的第 一计测用气体喷嘴51A(主轴头25的第一计测用气体供给路径70A)、第二计测用气体喷嘴 51B (主轴头25的第二计测用气体供给路径70B)、第三计测用气体喷嘴51C (主轴头25的第 三计测用气体供给路径)和第四计测用气体喷嘴51D (主轴头25的第四计测用气体供给路 径)供给。其结果，这些计测用气体从第一计测用气体喷嘴51A、第二计测用气体喷嘴51B、 第三计测用气体喷嘴51C和第四计测用气体喷嘴51D向计测头前端部43的外周面43a与 大径的校对孔96的内周面96a之间的间隙AG2喷出。此时，在第一 A/D转换器77A、第二 A/D转换器77B、第三A/D转换器77C和第四A/D转换器77D中检测各个计测用气体的压力 (与计测用气体的流量相当)，并将这些检测信号变换为数字信号向控制装置81输出。并且，在控制装置81中，根据从第一 A/D转换器77A、第二 A/D转换器77B、第三A/ D转换器77C和第四A/D转换器77D输出的压力检测信号求出计测用气体的流量Q2，将该 计测用气体流量Q2的数据和预先输入的间隙AG2的数据作为图6所示的表示计测用气体 流量Q2与间隙ΔG2的关系的点P2的数据存储。另外，该点Ρ2与所述点Pl之间的数据通 过直线插补求出。如此，得到图6所示的表示计测用气体流量与间隙的关系的数据。如上所述，根据本实施例2的气动测微仪的计测头41，其在计测时安装于机床21 的主轴26，并插入组装于机床21的工作台23上的衬套31的衬套孔31a中，用于计测衬套 孔31a与主轴26的偏心量，所述气动测微仪的计测头41的特征在于，具有计测头主体部 42、设于该计测头主体部42的前端且在计测时插入衬套孔31a中的计测头前端部43，在计 测头前端部43，第一计测用气体喷嘴51A、第二计测用气体喷嘴51B、第三计测用气体喷嘴 51C和第四计测用气体喷嘴51D沿计测头前端部43的径向形成且彼此在计测头前端部43 的周向上隔开90度的角度，该第一计测用气体喷嘴51A、第二计测用气体喷嘴51B、第三计 测用气体喷嘴51C和第四计测用气体喷嘴51D用于计测时从计测头前端部43的外周面43a 的喷出口 51A-1 51D-1向该外周面43a与衬套孔31a的内周面31b之间的间隙喷出计测用气体，另外，在计测头主体部42形成有与各计测用气体喷嘴51A 51D对应的各个计测 用气体供给路径(即，由第一计测用气体供给路径53A、55A、63A及软管64A构成的供给路 径、由第一计测用气体供给路径53B、55B、63B及软管64B构成的供给路径、由第三计测用 气体供给路径53C、55C、63C及软管64C构成的供给路径、由第四计测用气体供给路径53D、 55D、63D及软管64D构成的供给路径)，分别从各个计测用气体供给路径对各计测用气体喷 嘴51A 51D供给计测用气体，因此，不仅能够检测衬套孔31a的内径，也能够在与计测头 前端部43正交的第一径向(X轴方向)的两侧和第二径向(Y轴方向)的两侧，计测计测头 前端部43的外周面43a与衬套孔31a的内周面31b之间的间隙ΔΧ1、ΔΧ2和ΔΥ1、ΔΥ2。 从而，根据该间隙ΔΧ1、ΔΧ2和ΔΥ1、ΔΥ2的计测值(通过上述(1)、(2)式的计算)求出 主轴26与衬套孔31a的偏心量ΔX、Δ Y，根据该偏心量ΔX、Δ Y控制主轴26的位置(即， 修正主轴26与衬套孔31a的相对位置)，从而能够使主轴26 (开孔工具32)的轴心与衬套 孔31a的轴心一致而防止衬套孔31a的偏磨损。另外，根据本实施例2的气动测微仪的计测头41，其特征在于，计测用气体从形成 于主轴头25的第一计测用气体供给路径70A、第二计测用气体供给路径70A、第三计测用气 体供给路径和第四计测用气体供给路径，分别向计测头主体部42的第一计测用气体供给 路径63A、第二计测用气体供给路径63B、第三计测用气体供给路径63C和第四计测用气体 供给路径63D供给，因此，能够从主轴头25供给计测用气体，不需要在计测头41直接连接 计测用气体供给用的软管等供给机构，因此，能够得到向主轴26装拆计测头41等计测操作 变得容易等效果。另外，根据本实施例2的气动测微仪的计测头41，其特征在于，在计测头前端部43 形成有用于计测时从其前端侧周缘的锥形面49的喷出口 52A-1 52D-1向前方朝衬套孔 31a的内周面31b喷出鼓风用气体的鼓风用喷嘴52A 52D，在计测头主体部42形成有向 鼓风用喷嘴52A 52D供给鼓风用气体的鼓风用气体供给路径56、65，因此，即使切削屑等 异物附着于衬套孔31a的内周面31b，也能够在通过鼓风从衬套孔31a的内周面31b除去该 异物之后，进行间隙计测，因此能够进行精度良好的间隙计测。另外，根据本实施例2的气动测微仪的计测头41，其特征在于，鼓风用气体从形成 于主轴头25的鼓风用气体供给路径73，经由安装于主轴26的回转接头71的鼓风用气体供 给路径72及形成于主轴26的鼓风用气体供给路径75，向计测头主体部42的鼓风用气体供 给路径65供给，因此，能够从主轴头25供给鼓风用气体，不需要在计测头41直接连接鼓风 用气体供给用的软管等供给机构，因此，能够得到向主轴26装拆计测头41等计测操作变得 容易等效果。另外，根据本实施例2的气动测微仪的计测头41，其特征在于，计测头主体部42具 有固定计测头前端部43的前端侧部件(连接部45、壳体46)、基端侧部件54、夹设在前端 侧部件(连接部45、壳体46)与基端侧部件54之间的螺旋弹簧74、连接形成于前端侧部件 (壳体46)的计测用气体供给路径55A、55B和形成于基端侧部件54的计测用气体供给路径 63A、63B的挠性软管64A、64B，因此，即使在将计测头前端部43插入衬套孔31a之际，计测 头前端部43与衬套31接触，也能够通过螺旋弹簧74收缩而使计测头前端部43向基端侧 移动，从而缓和上述接触时的冲击。〈实施例3>
图14(a)是本发明的实施例3的气动测微仪的计测头的主要部分侧视图，图14(b) 是图14(a)的N向向视图，图14(c)是图14(a)的0-0线向视剖视图，图14(d)是图14(a) 的P-P线向视剖视图，图14(e)是图14(a)的Q-Q线向视剖视图，图15是表示通过所述计 测头进行间隙计测的状况的图(与图5相同的图)，图16是表示使用气动测微仪用校正装 置校正所述计测头的状况的图(与图8(b)相同的图)。另外，在图17中示出了偏心量的算 出方法，图17(a)是表示计测头前端部与衬套孔没有偏心时的状态的图，图17(b)是表示计 测头前端部相对于衬套孔仅在X轴方向上偏心的状态的图，图17(c)是图17(b)的状态的 主要部分放大图。此外，适用本实施例3的计测头的机床例及向主轴安装的安装状态与图1 (a)及图 1(b)相同，省略在此的图示及详细的说明。另外，在本实施例3的计测头的校正中适用上述 实施例1中说明的气动测微仪用校正装置91 (参照图7、图8)。从而，省略对本实施例3的 气动测微仪用校正装置的详细说明。另外，对本实施例3的计测头中与上述实施例1相同 的部分标注相同符号，省略重复的详细说明，省略计测头主体部的基端侧部分的图示。在上述实施例1的计测头41中，形成于计测头前端部43的第一计测用气体喷嘴 51A和第二计测用气体喷嘴51B彼此在计测头前端部43的周向上隔开180度的角度(参照 图2、图3)，如图14(a) 图14(d)所示，本实施例3的计测头41的特征在于，形成于计测 头前端部43的第一计测用气体喷嘴51A和第二计测用气体喷嘴51B彼此在计测头前端部 43的周向上隔开90度的角度，连接部45的计测用气体供给路径53A、53B、壳体46的计测 用气体供给路径55A、55B等各部分的计测用气体供给路径和软管都与该第一及第二计测 用气体喷嘴51A、51B对应配置。其他部分与上述实施例1相同。但是，虽省略图示，但在本实施例3的计测头41 中，与上述实施例2的计测头41 (参照图9)相同地，没有安装回转接头，与上述实施例1相 比，不同点在于在计测用气体的供给路径(第一及第二计测用气体供给路径68A、68B)上没 有设置回转接头67。另外，虽然省略图示及详细说明，但是，气动测微仪的系统结构及间隙计测操作的 步骤也与上述实施例1相同(参照图4)。其中，如图15所示，通过第一计测用气体喷嘴51A 和第二计测用气体喷嘴51B成90度的角度地配置，能够在不使计测头41旋转的情况下在 第一计测用气体喷嘴51A中计测Y轴方向的间隙Δ Y1，且在第二计测用气体喷嘴51Β中计 测X轴方向的间隙ΔΧ1，这一点与上述实施例1不同。该情况下，在控制装置81(参照图4)中，从预先存储于控制装置81的没有偏心时 的计测头前端部43的外周面43a与衬套孔31a的内周面31b之间的间隙值减去上述间隙 ΔΧ1、Δ Yl的计测值，从而算出偏心量ΔΧ、Δ Y0具体而言，通过以下说明的第一偏心量算 出方法和第二偏心量算出方法中任一方法算出偏心量ΔΧ、ΔΥ。(第一偏心量算出方法)第一偏心量算出方法是通过求解如下的(3)、(4)的联立方程式来求出偏心量 ΔΧ、Δ Y的方法。ΔΧ = ΔX0-ΔXl-R(l-cos (sirT1 ( Δ Y/R)) · · · (3)ΔΥ = Δ Y0-Δ Yl-R(l-cos (sirT1 ( Δ X/R)) · · · (4)在上述(3)、(4)式中，Δ\、AYci是作为初始值预先输入控制装置81中的X轴方向与Y轴方向的间隙值，即没有偏心时的计测头前端部43的外周面43a与衬套孔31a的内 周面31b之间的间隙值。R是预先输入控制装置81中的衬套孔31a的半径。此外，计测头 前端部43的半径r也预先输入控制装置81中，可以根据该r与R之差(R_r)算出初始值 LW间隙ΔΧ1、ΔΥ1的求解方法与上述实施例1相同，在控制装置81中，根据从A/ D转换器77Α、77Β(参照图4)输入的计测用气体的压力检测信号(数字信号)求出计测用 气体的流量，并根据该计测用气体流量的数据和预先存储的表示计测用气体流量与间隙的 关系的数据来求出间隙ΔΧ1与ΔΥ1。基于图17进行详细叙述，从如图17(a)所示的计测头前端部43与衬套孔31a没 有偏心的状态，如图17(b)所示使计测头前端部43相对于衬套孔31a仅在Y轴方向上偏心 ΔΥ，在第一计测用气体喷嘴51A中计测的Y轴方向的间隙值从初始值AYci变成ΔΥ1时，Y 轴方向的偏心量Δ Y可以通过下式(5)求出。ΔΥ = Δ Y0-Δ Yl · · · (5)但是，对于X轴方向，虽实际上没有偏心，但如图17(b)所示，受ΔΥ的影响，在第 二计测用气体喷嘴51Β中计测的X轴方向的间隙值发生ΔΧ'的变化，从初始值变为ΔΧ1。 在此，当考虑因该Δ Y的影响而在X轴方向的间隙产生变化量ΔΧ'时，X轴方向的偏心量 ΔΧ可以从以下的(6)式求出。在图17(b)的情况下，根据(6)式，偏心量ΔΧ成为0。ΔΧ = Δ X0-Δ Xl-Δ X' · · · (6)并且，如图17(c)所示，变化量ΔΧ'可以通过以下(7)式求出。从而，若将该(7) 式代入(6)式则可以得到(3)式。ΔΧ' = R-Rcos θ= R(l-cos (sirT1 (Δ Y/R)) · · · (7)虽然省略详细的说明，但Y轴方向也与X轴方向的情况相同，当计测头前端部43 相对于衬套孔31a仅在X轴方向上偏心ΔΧ时，当考虑因该ΔΧ的影响而导致Y轴方向的 间隙产生变化量ΔΥ'的情况下，Y轴方向的偏心量ΔΥ可以通过以下(8)式求出。ΔΥ = Δ Y0-Δ Yl-Δ Y' · · · (8)并且，由于变化量Δ Y'可以通过以下(9)式求出，因此若将该(9)式代入⑶式 则得到⑷式。Δ Y' = R-Rcos θ= R(l-cos(sin_1(AX/R)) · · · (9)(第二偏心量算出方法)第二偏心量算出方法是忽略上述变化量ΔΧ'、Δ Y'，通过以下的(10)、(11)式 求出偏心量ΔΧ、Δ Y的方法。ΔΧ = Δ X0-Δ Xl · · · (10)ΔΥ = Δ Y0-Δ Yl · · · (11)由于偏心量Δ X、Δ Y与衬套孔3Ia的半径R相比非常小(Δ X、Δ Y < < R)，因此一 方的偏心量对另一方的间隙测定值带来的影响少，因此可以忽略变化量ΔΧ'、ΔΥ'。艮口， 当AY<<R时，由于ΔΥ/R 0，所以Δ X' 0，当AX<<R时，由于ΔΧ/R 0，所以 Δ Y' 0。例如，当 ΔΥ = 0. 010mm、R= IOmm 时，cos (sin (0. 010/10)) = 0· 9999995、Δ X' =10 (1-0. 9999995) = 0. 000005m = 0· 005 μ m，Δ X' /ΔΥ = 0. 000005/0. 010 = 0. 0005 =
250. 05%。另夕卜，当 ΔΥ = 0. 010mm、R = 5mm 时，ΔX' = 0. 00001mm = 0· 01 μ m，ΔX' /ΔΥ =0.001 = 0.1%。并且，这些变化量Δ X'的值0.005 μ m、0，01 μ m远远小于气动测微仪 的重复测定精度1.5μπι。对于变化量Δ Y'也相同。从而，可以忽略变化量ΔΧ'、ΔΥ'。本实施例3的计测头41的校正与上述实施例1的情况相同。即，使用在上述实施 例1所述的气动测微仪用校正装置91求出图16所示的表示间隙AGl、AG2与计测用气体 流量的关系的数据(参照图6)。如上所示，根据本实施例3的气动测微仪的计测头41，其在计测时安装于机床21 的主轴26，并插入组装于机床21的工作台23上的衬套31的衬套孔31a中，用于计测衬套孔 31a与主轴26的偏心量，所述气动测微仪的计测头41的特征在于，具有计测头主体部42、 设于该计测头主体部42的前端且在计测时插入衬套孔31a中的计测头前端部43，在计测头 前端部43，第一计测用气体喷嘴51A和第二计测用气体喷嘴51B沿计测头前端部43的径 向形成且彼此在计测头前端部43的周向上隔开90度的角度，第一计测用气体喷嘴51A和 第二计测用气体喷嘴51B用于在计测时从计测头前端部43的外周面43a的喷出口 51A-1、 51B-1向该外周面43a与衬套孔31a的内周面31b之间的间隙喷出计测用气体，另外，在计 测头主体部42形成有与各计测用气体喷嘴51A、51B对应的各个计测用气体供给路径(即， 由第一计测用气体供给路径53A、55A、63A及软管64A构成的供给路径、由第一计测用气体 供给路径53B、55B、63B及软管64B构成的供给路径)，分别从各个计测用气体供给路径对各 计测用气体喷嘴51A、51B供给计测用气体，因此，不仅能够检测衬套孔31a的内径，也能够 在与计测头前端部43正交的第一径向(X轴方向)和第二径向(Y轴方向)上计测计测头 前端部43的外周面43a与衬套孔31a的内周面31b之间的间隙ΔΧ1和ΔΥ1。从而，根据 该间隙ΔΧ1、ΔYl的计测值(例如，从不偏心时的计测头前端部的外周面与衬套孔的内周 面之间的间隙值减去间隙ΔΧ1、Δ Yl的计测值)求出主轴26与衬套孔31a的偏心量ΔΧ、 Δ Y，根据该偏心量ΔΧ、Δ Y控制主轴26的位置(即，修正主轴26与衬套孔31a的相对位 置)，由此能够使主轴26 (开孔工具32)的轴心与衬套孔31a的轴心一致而防止衬套孔31a 的偏磨损。另外，根据本实施例3的气动测微仪的计测头41，其特征在于，计测用气体从形成 于主轴头25的第一计测用气体供给路径70A和第二计测用气体供给路径70A分别向计测 头主体部42的第一计测用气体供给路径63A和第二计测用气体供给路径63B供给，因此， 能够从主轴头25供给计测用气体，不需要在计测头41直接连接计测用气体供给用的软管 等供给机构，因此，能够得到向主轴26装拆计测头41等计测操作变得容易等效果。另外，根据本实施例3的气动测微仪的计测头41，其特征在于，在计测头前端部43 形成有用于在计测时从其前端侧周缘的锥形面49的喷出口 52A-1 52D-1向前方朝衬套 孔31a的内周面31b喷出鼓风用气体的鼓风用喷嘴52A 52D，在计测头主体部42形成有 向鼓风用喷嘴52A 52D供给鼓风用气体的鼓风用气体供给路径56、65，因此，即使切削屑 等异物附着于衬套孔31a的内周面31b，也能够在通过鼓风从衬套孔31a的内周面31b除去 该异物后，进行间隙计测，因此能够精度良好地进行间隙计测。另外，根据本实施例3的气动测微仪的计测头41，其特征在于，鼓风用气体从形成 于主轴头25的鼓风用气体供给路径73，经由安装于主轴26的回转接头71的鼓风用气体供 给路径72及形成于主轴26的鼓风用气体供给路径75，向计测头主体部42的鼓风用气体供给路径65供给，因此，能够从主轴头25供给鼓风用气体，不需要在计测头41直接连接鼓风 用气体供给用的软管等供给机构，因此能够得到向主轴26装拆计测头41等计测操作变得 容易等效果。另外，根据本实施例3的气动测微仪的计测头41，其特征在于，计测头主体部42具 有固定计测头前端部43的前端侧部件(连接部45、壳体46)、基端侧部件54、夹设在前端 侧部件(连接部45、壳体46)与基端侧部件54之间的螺旋弹簧74、连接形成于前端侧部件 (壳体46)的计测用气体供给路径55A、55B和形成于基端侧部件54的计测用气体供给路径 63A、63B的挠性软管64A、64B，因此，即使在将计测头前端部43插入衬套孔31a之际，计测 头前端部43与衬套31接触，也能够通过螺旋弹簧74收缩而使计测头前端部43向基端侧 移动，从而缓和上述接触时的冲击。〈实施例4>图18(a)是本发明的实施例4的气动测微仪的计测头的主要部分侧视图，图18(b) 是图18(a)的R向向视图，图18(c)是图18(a)的S-S线向视剖视图，图18 (d)是图18(a) 的V-V线向视剖视图，图19(a)是表示通过所述计测头进行间隙计测的状况的图(与图5 相同的图)，图19(b)是表示将所述计测头从图19(a)的状态旋转90度的状态的图(与图 5相同的图)，图20是表示使用气动测微仪用校正装置校正所述计测头的状况的图(与图 8(b)相同的图)。此外，适用本实施例4的计测头的机床例及向主轴安装的安装状态与图1(a)及图 1(b)相同，省略在此的图示及详细说明。另外，在本实施例4的计测头的校正中适用上述实 施例1中说明的气动测微仪用校正装置91 (图7、图8参照)。因此，省略在此的气动测微 仪用校正装置的详细说明。另外，对本实施例4的计测头中与上述实施例1相同的部分标 注相同符号，省略重复的详细说明，省略计测头主体部的基端侧部分的图示。在上述实施例1的计测头41中，在计测头前端部43形成有两个计测用气体喷嘴 51A、51B(参照图2、图3)，相对于此，如图18(a) 图18(d)所示，本实施例4的计测头41 的特征在于，在计测头前端部43仅形成一个计测用气体喷嘴51A，与此对应，连接部45的计 测用气体供给路径53A和壳体46的计测用气体供给路径55A等各部分的计测用气体供给 路径或软管也只有一个。其他为与上述实施例1相同的结构。另外，虽省略图示及详细说明，但气动测微仪的系统结构及间隙计测操作的步骤 也与上述实施例1相同(参照图4)。其中，与在计测头前端部43仅形成一个计测用气体喷 嘴51A对应，计测用气体供给源和A/D转换器也只设置一个，这一点与上述实施例1不同。另外，在进行间隙计测之际，在图19(a)所示的状态下计测Y轴方向的间隙ΔΥ1， 接着，如图19(a)所示，通过NC装置78(参照图4)进行的主轴26 (参照图1、图2)的控制 使计测头41 (计测头前端部43)旋转90度，来计测X轴方向的间隙ΔΧ1。该情况也与上述实施例3的情况相同，在控制装置81 (参照图4)中，从预先存储 于控制装置81中的没有偏心时的计测头前端部43的外周面43a与衬套孔31a的内周面 31b之间的间隙值减去上述间隙ΔΧ1、ΔYl的计测值，算出偏心量ΔΧ、ΔΥ。具体而言，与 上述实施例3的情况相同地，通过上述第一偏心量算出方法或第二偏心量算出方法中的任 一方法算出偏心量ΔΧ、ΔΥ。本实施例4的计测头41的校正与上述实施例1的情况相同。即，使用上述实施例1所述的气动测微仪用校正装置91求出图20所示的表示间隙AGl、AG2与计测用气体流 量的关系的数据(参照图6)。如上所示，根据本实施例4的气动测微仪的计测头41，其在计测时安装于机床21 的主轴26，并插入组装于机床21的工作台23上的衬套31的衬套孔31a中，用于计测衬套 孔31a与主轴26的偏心量，该气动测微仪的计测头41的特征在于，具有计测头主体部42、 设于该计测头主体部42的前端且在计测时插入衬套孔31a中的计测头前端部43，在计测 头前端部43，一个第一计测用气体喷嘴51A沿计测头前端部43的径向形成，该第一计测用 气体喷嘴51A用于在计测时从计测头前端部43的外周面43a的喷出口 51A-1向该外周面 43a与衬套孔31a的内周面31b之间的间隙喷出计测用气体，另外，在计测头主体部42形成 有与计测用气体喷嘴51A对应的一个计测用气体供给路径(S卩，由第一计测用气体供给路 径53A、55A、63A及软管64A构成的供给路径)，从一个计测用气体供给路径对一个计测用 气体喷嘴51A供给计测用气体，因此，不仅能够检测衬套孔31a的内径，也能够通过例如利 用主轴26使计测头41旋转90度，从而在与计测头前端部43正交的第一径向(X轴方向) 和第二径向(Y轴方向)上，计测计测头前端部43的外周面43a与衬套孔31a的内周面31b 之间的间隙ΔΧ1和ΔΥ1。从而，根据该间隙ΔΧ1、ΔΥ1的计测值(例如，通过从不偏心时 的计测头前端部的外周面与衬套孔的内周面之间的间隙值减去间隙ΔΧ1、ΔΥ1的计测值) 求出主轴26与衬套孔31a的偏心量ΔΧ、Δ Y，根据该偏心量ΔΧ、Δ Y控制主轴26的位置 (即，修正主轴26与衬套孔31a的相对位置)，从而能够使主轴26 (开孔工具32)的轴心与 衬套孔31a的轴心一致而防止衬套孔31a的偏磨损。另外，根据本实施例4的气动测微仪的计测头41，其特征在于，计测用气体从形成 于主轴头25的计测用气体供给路径70A，经由安装于计测头主体部42的回转接头67的计 测用气体供给路径68A向计测头主体部42的第一计测用气体供给路径63A供给，因此，能 够从主轴头25供给计测用气体，不需要在计测头41直接连接计测用气体供给用的软管等 供给机构，因此，能够得到向主轴26装拆计测头41等计测操作变得容易等效果。 另外，根据本实施例4的气动测微仪的计测头41，其特征在于，在计测头前端部43 形成有用于在计测时从其前端侧周缘的锥形面49的喷出口 52A-1 52D-1向前方朝衬套 孔31a的内周面31b喷出鼓风用气体喷出的鼓风用喷嘴52A 52D，在计测头主体部42形 成有向鼓风用喷嘴52A 52D供给鼓风用气体的鼓风用气体供给路径56、65，因此，即使切 削屑等异物附着于衬套孔31a的内周面31b，也能够在通过鼓风从衬套孔31a的内周面31b 除去该异物之后，进行间隙计测，因此能够进行精度良好的间隙计测。另外，根据本实施例4的气动测微仪的计测头41，其特征在于，鼓风用气体从形成 于主轴头25的鼓风用气体供给路径73，经由安装于主轴26的回转接头71的鼓风用气体供 给路径72及形成于主轴26的鼓风用气体供给路径75向计测头主体部42的鼓风用气体供 给路径65供给，因此，能够从主轴头25供给鼓风用气体，不需要在计测头41直接连接鼓风 用气体供给用的软管等供给机构，因此能够得到向主轴26装拆计测头41等计测操作变得 容易等效果。另外，根据本实施例4的气动测微仪的计测头41，其特征在于，计测头主体部42具 有固定计测头前端部43的前端侧部件(连接部45、壳体46)、基端侧部件54、夹设在前端 侧部件(连接部45、壳体46)与基端侧部件54之间的螺旋弹簧74、连接形成于前端侧部件
28(壳体46)的计测用气体供给路径55A、55B和形成于基端侧部件54的计测用气体供给路径 63A、63B的挠性软管64A，因此，即使在将计测头前端部43插入衬套孔31a之际，计测头前 端部43与衬套31接触，也能够通过螺旋弹簧74收缩而使计测头前端部43向基端侧移动， 从而缓和上述接触时的冲击。此外，可以在主轴设置计测用气体供给用的回转接头，不仅鼓风用气体，计测用气 体也经由该回转接头的计测用气体供给路径及主轴的计测用气体供给路径向计测头的计 测用气体供给路径供给。另外，鼓风用气体并不限于如上所述从主轴头的鼓风用气体供给路径经由回转接 头的鼓风用气体供给路径及主轴的鼓风用气体供给路径向计测头的鼓风用气体供给路径 供给的情况，也可以从主轴头的鼓风用气体供给路径直接或经由安装于计测头的回转接头 的鼓风用气体供给路径向计测头的鼓风用气体供给路径供给。产业上的可利用性本发明涉及气动测微仪的计测头，对于计测机床上的衬套孔与主轴(开孔工具) 的偏心量的情况为有用的部件。
权利要求
一种气动测微仪的计测头，其在计测时安装于机床的主轴，并插入组装于所述机床的工作台上的衬套的衬套孔中，用于计测所述衬套孔与所述主轴的偏心量，所述气动测微仪的计测头的特征在于，具有计测头主体部；设于该计测头主体部的前端、且在计测时插入所述衬套孔中的计测头前端部，在所述计测头前端部形成有在计测时从所述计测头前端部的外周面的喷出口向该外周面与所述衬套孔的内周面之间的间隙喷出计测用气体的一个或多个计测用气体喷嘴，另外，在所述计测头主体部形成有与各计测用气体喷嘴对应的各个计测用气体供给路径，从各个计测用气体供给路径对各计测用气体喷嘴供给计测用气体。
2.根据权利要求1所述的气动测微仪的计测头，其特征在于，所述计测用气体喷嘴是沿所述计测头前端部的径向形成且彼此在所述计测头前端部 的周向上隔开180度的角度的第一计测用气体喷嘴和第二计测用气体喷嘴，所述计测用气体供给路径是向所述第一计测用气体喷嘴供给计测用气体的第一计测 用气体供给路径、向所述第二计测用气体喷嘴供给计测用气体的第二计测用气体供给路 径。
3.根据权利要求1所述的气动测微仪的计测头，其特征在于，所述计测用气体喷嘴是沿所述计测头前端部的径向形成且彼此在所述计测头前端部 的周向上隔开90度的角度的第一计测用气体喷嘴、第二计测用气体喷嘴、第三计测用气体 喷嘴和第四计测用气体喷嘴，所述计测用气体供给路径是向所述第一计测用气体喷嘴供给计测用气体的第一计测 用气体供给路径、向所述第二计测用气体喷嘴供给计测用气体的第二计测用气体供给路 径、向所述第三计测用气体喷嘴供给计测用气体的第三计测用气体供给路径、向所述第四 计测用气体喷嘴供给计测用气体的第四计测用气体供给路径。
4.根据权利要求1所述的气动测微仪的计测头，其特征在于，所述计测用气体喷嘴是沿所述计测头前端部的径向形成且彼此在所述计测头前端部 的周向上隔开90度的角度的第一计测用气体喷嘴和第二计测用气体喷嘴，所述计测用气体供给路径是向所述第一计测用气体喷嘴供给计测用气体的第一计测 用气体供给路径、向所述第二计测用气体喷嘴供给计测用气体的第二计测用气体供给路 径。
5.根据权利要求1所述的气动测微仪的计测头，其特征在于，所述计测用气体喷嘴是沿所述计测头前端部的径向形成的一个计测用气体喷嘴，所述计测用气体供给路径是向所述一个计测用气体喷嘴供给计测用气体的一个计测 用气体供给路径。
6.根据权利要求2所述的气动测微仪的计测头，其特征在于，计测用气体从在所述主轴的支承部形成的第一计测用气体供给路径和第二计测用气 体供给路径，经由在所述计测头主体部安装的回转接头的第一计测用气体供给路径和第二 计测用气体供给路径，分别向所述计测头主体部的第一计测用气体供给路径和第二计测用 气体供给路径供给，或者，计测用气体从在所述主轴的支承部形成的第一计测用气体供给路径和第二计测用气体供给路径，经由在所述主轴安装的回转接头的第一计测用气体供给路径和第二计 测用气体供给路径及在所述主轴形成的第一计测用气体供给路径和第二计测用气体供给 路径，分别向所述计测头主体部的第一计测用气体供给路径和第二计测用气体供给路径供
7.根据权利要求5所述的气动测微仪的计测头，其特征在于，计测用气体从在所述主轴的支承部形成的计测用气体供给路径经由在所述计测头主 体部安装的回转接头的计测用气体供给路径向所述计测头主体部的计测用气体供给路径 供给，或者，计测用气体从在所述主轴的支承部形成的计测用气体供给路径经由在所述主轴 安装的回转接头的计测用气体供给路径和在所述主轴形成的计测用气体供给路径，向所述 计测头主体部的计测用气体供给路径供给。
8.根据权利要求3所述的气动测微仪的计测头，其特征在于，计测用气体从在所述主轴的支承部形成的第一计测用气体供给路径、第二计测用气体 供给路径、第三计测用气体供给路径和第四计测用气体供给路径，分别向所述计测头主体 部的第一计测用气体供给路径、第二计测用气体供给路径、第三计测用气体供给路径和第 四计测用气体供给路径供给。
9.根据权利要求4所述的气动测微仪的计测头，其特征在于，计测用气体从在所述主轴的支承部形成的第一计测用气体供给路径和第二计测用气 体供给路径，分别向所述计测头主体部的第一计测用气体供给路径和第二计测用气体供给 路径供给。
10.根据权利要求1所述的气动测微仪的计测头，其特征在于，在所述计测头前端部形成有用于计测时从其前端侧周缘的锥形面的喷出口向前方朝 所述衬套孔的内周面喷出鼓风用气体的鼓风用喷嘴，在所述计测头主体部形成有向所述鼓风用喷嘴供给鼓风用气体的鼓风用气体供给路径。
11.根据权利要求10所述的气动测微仪的计测头，其特征在于，鼓风用气体从在所述主轴的支承部形成的鼓风用气体供给路径直接或经由在所述主 轴安装的回转接头的鼓风用气体供给路径及在所述主轴形成的鼓风用气体供给路径，向所 述计测头主体部的鼓风用气体供给路径供给。
12.根据权利要求1所述的气动测微仪的计测头，其特征在于，所述计测头主体部具有固定所述计测头前端部的前端侧部件、基端侧部件、夹设在所 述前端侧部件与所述基端侧部件之间的弹性部件、连接形成于所述前端侧部件的计测用气 体供给路径和形成于所述基端侧部件的计测用气体供给路径的挠性软管。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种能够计测主轴与衬套孔的偏心量的气动测微仪的计测头。因此，对于计测头(41)，例如形成为具有计测头主体部(42)和计测头前端部(43)，在计测头前端部，第一计测用气体喷嘴(51A)与第二计测用气体喷嘴(51B)沿计测头前端部的径向形成且彼此在计测头前端部的周向上隔开180度的角度，另外，在计测头主体部形成有与各计测用气体喷嘴对应的各个计测用气体供给路径(由第一计测用气体供给路径(53A、55A、63A)及软管(64A)构成的供给路径、由第一计测用气体供给路径(53B、55B、63B)及软管(64B)构成的供给路径)，从各个计测用气体供给路径对各计测用气体喷嘴供给计测用气体。
文档编号G01B13/19GK101918791SQ20098010260
公开日2010年12月15日 申请日期2009年1月16日 优先权日2008年1月21日
发明者藤村宜孝 申请人:三菱重工业株式会社