JP2004093564A - ワーク測定機器 - Google Patents

Abstract

【課題】　製品の設計変更に伴う生産ラインの変更に対して、柔軟に対応することが可能なワーク測定機器を提供する。
【解決手段】　ワークＷの寸法及び形状の少なくとも一方を測定するためのワーク測定機器１０は、架台１２と、架台１２上に取り付けられており、少なくとも１つの側面にワークＷの長手方向に延びる取付溝が設けられているコラム１４と、コラム１４の取付溝６４に沿った任意の位置に着脱自在に取り付けられる測定ゲージユニット１６と、測定ゲージユニット１６によって測定可能な測定位置まで加工されたワークＷを搬送する搬送装置２０とを備えている。これにより、ワーク形状の変更や寸法測定を所望する箇所の増減に対応して、柔軟に測定ゲージユニット１６を追加及び削除することができる。
【選択図】　　　図１

Description

　本発明は、ワークの寸法及び形状の少なくとも一方を測定するためのワーク測定機器に関する。

　加工機械で加工されたワークは、許容される寸法のワークが得られたことの確認や加工結果のフィードバックのために、検査工程においてワークの各部の寸法又は形状を測定されることが一般的である。特に、研削盤やマシニングセンタなどの旋削又は研削加工装置では、工具の欠けなどに起因して、加工で得られるワークの寸法が不連続的に変化し得るため、インライン又はオンラインで加工済みワークの検査が行われることが多い。

　このようにインライン又はオンラインでワークの検査を行う場合、加工機械の加工速度は近年めざましく向上しているために、生産ライン全体のスループットが検査工程のスループットに大きく依存する。この結果、ワーク測定機器には、ワークの寸法又は形状を迅速に測定することが要求されるようになっている。
　また、近年は、加工された部品の複数の個所に高い寸法精度が要求されており、これに対応して、ワーク測定機器も複数の個所を高い精度で測定できる必要がある。

　こうした要求から、従来のワーク測定機器は、固定位置に複数の測定ゲージを備え、各測定ゲージを特定形状のワークの特定部分の測定に特化させ、測定可能な寸法範囲を限定することにより測定精度を向上させる一方、複数の測定ゲージでワークの異なる部分を同時に測定できるようにし、高い測定精度と、高いスループットとを実現している（例えば、特許文献１を参照）。
特開平１１−３２５８０５号公報

　ところが、従来のワーク測定機器では、測定ゲージが固定的に配置されていることから、ワークの加工形状の変更に対応するために、測定位置の変更や追加を行うことは困難であった。また、各測定ゲージの測定可能な寸法範囲は限定されているため、ワークの加工寸法の変更に柔軟に対応することさえも困難であった。この結果、製品の設計変更に伴う生産ラインの変更の際には、ワーク測定機器自体を新たに設計、作製することが要求されることも多かった。

　さらに、従来のワーク測定機器では、ワークの形状変更に伴ってワークの外周面に凹溝が形成されるようになった場合、測定ゲージの測定子（すなわち、検出器）が凹溝に入り込んでしまい、凹溝のない部分におけるワークの外周寸法を測定できないことがあった。これは、ワークの孔の内周面に凹溝が形成されるようになった場合でも同様である。

　また、特に旋削加工などでは、工具が加工途中で欠損することがあり、この場合、加工済みのワークの寸法が大きくなってしまう。測定ゲージが２つの測定子の間にワークを配置して測定するタイプのものであった場合、このようなワークがワーク測定機器の測定位置に搬送されると、ワークの外形寸法が２つの測定子の間隔よりも大きくなり、２つの測定子と干渉して、測定子を破損してしまうという問題もあった。

　よって、本発明の目的は、上記従来技術に存する問題を解決するために、製品の設計変更に伴う生産ラインの変更に対して、柔軟に対応することが可能なワーク測定機器を提供することにある。

　本発明の他の目的は、ワークの外周面又はワークに形成された孔の内周面に凹溝又は凸部などが加工されている場合でも、凹溝又は凸部などがない部分におけるワークの外周面又は孔の内周面の寸法を確実に測定することが可能なワーク測定機器を提供することにある。

　本発明の別の目的は、測定ゲージユニットの測定可能な寸法範囲以上のワークがワーク測定機器の測定位置に搬送されてきた場合でも、測定ゲージユニットの測定子が破損することを防止することが可能なワーク測定機器を提供することにある。

　上記目的に鑑み、本発明は、ワークの寸法及び形状の少なくとも一方を測定するためのワーク測定機器において、
　架台と、
　前記架台上に取り付けられており、少なくとも１つの側面に取付機構が設けられているコラムと、
　前記コラムの前記取付機構の任意の位置に着脱自在に固定される測定ゲージユニットと、
　加工されたワークを前記測定ゲージユニットによって測定可能な測定位置まで搬送する搬送装置と、
　を備えるワーク測定機器を提供する。

　本発明のワーク測定機器では、コラムの取付機構の任意の位置において測定ゲージユニットをコラムに着脱自在に取り付けることができるので、ワークの加工形状が変更になっても、それに応じて容易に測定位置の変更が可能である。

　上記ワーク測定機器では、複数の測定ゲージユニットをそれぞれ独立して前記取付機構の位置に着脱自在に取り付けることができる好ましい。
　取付機構の任意の位置に複数の測定ゲージを独立して取り付けることができるので、寸法の測定を所望する部位の増減にも容易に対応することが可能となる。

　上記ワーク測定機器において、前記取付機構が案内溝からなり、前記測定ゲージユニットが摺動要素を備え、該摺動要素が前記案内溝内に摺動可能に係合することが好ましい。
　取付機構が案内溝になっており、測定ゲージユニットの摺動要素が案内溝内に摺動可能に係合していれば、案内溝に沿って測定ゲージユニットを摺動させ、取付位置を調整することが可能となる。

　また、上記ワーク測定機器において、前記架台は、支持部と、該支持部の上部に着脱可能に取り付けられるベース板とを含み、前記ベース板上には、前記コラムを取り付けるための複数の異なる取付部位が形成されており、前記コラムが着脱可能な状態で前記ベース板に固定されることが好ましい。

　同様に、前記ワーク測定機器は、操作者が前記測定ゲージユニット及び前記搬送装置の動作を操作するための操作パネルをさらに備え、前記架台は、支持部と、該支持部の上部に着脱可能に取り付けられるベース板とを含み、前記ベース板上には、前記操作パネルを取り付けるための複数の異なる取付部位が形成されており、前記操作パネルが、前記取付部位において着脱可能な状態で前記ベース板に固定されることが好ましい。

　架台の上部に取り付けられているベース板に複数の異なる取付部位が形成されていれば、製造ラインの変更に伴って、コラムの取り付け位置又は向きを変更し、測定位置を変更することが容易となる。同様にして、操作パネルの位置も容易に変更が可能となる。

　さらに、上記ワーク測定機器において、前記ベース板に開口部が設けられており、測定ゲージユニットが前記架台内にさらに設置されたときに、前記測定ゲージユニットが前記開口部を通して前記ベース板上方に位置するワークの形状及び寸法の少なくとも１つを測定できることが好ましい。
　ベース板に開口部が設けられていれば、開口部を通してベース板上方に位置するワークの形状又は寸法を測定できるようになり、ワークの設計変更により、ワーク下部の寸法測定が要求されるようになっても対応することができる。

　前記ワーク測定機器は、取付機構が形成されている付加コラムをさらに備え、前記付加コラムは前記コラム上に取り付けられることができるようになっていることが好ましい。
　これにより、コラムの高さを高くして、背の高いワークの測定にも対応することができるようになる。

　上記ワーク測定機器の好ましい実施形態では、前記測定ゲージユニットにより前記ワークの外周面及び及び孔の内周面の一方又は両方の寸法が予め定められた範囲外であると判断されたときには、前記ワークを回転させて、再度前記ワークの外周面又は孔の内周面の一方又は両方の寸法を測定する。

　ワークの外周面又はワークの孔の内周面上に凹溝や凸部などが形成されている場合に、測定ゲージユニットによる測定の際にワーク又はその孔の凹溝部分又は凸部における寸法を測定したことにより、その寸法が予め定められた範囲外であると判断されたときに、ワークを回転させて再度測定すれば、ワーク又は孔における凹溝又は凸部のない部分の寸法を測定することが可能となる。

　上記好ましい実施形態では、例えば、前記搬送装置は、前記ベース板に取り付けられる案内装置と、垂直方向に延びる回転軸線周りに回転可能であり且つ前記案内装置に沿って移動するワーク搭載台とを含み、測定された前記ワークの外周面及び前記孔の内周面の一方又は両方の寸法が予め定められた範囲外であるとき、前記ワーク搭載台を回転させ、再度前記ワークの外周面及び前記孔の内周面の一方又は両方の寸法を測定するようにすればよい。

　別な好ましい実施形態では、前記測定ゲージユニットは干渉防止板を含み、該干渉防止板は、予め定められた許容寸法以下のワークが測定位置に移動するときに前記ワークを受容することができる切欠き部を有し、前記許容寸法以上のワークが前記測定位置に移動させられてきたときには、前記ワークが前記切欠き部の入口部両端に干渉し、それによって前記ワークの移動を停止させる又は前記ワークを前記測定位置から後退させる。
　この場合、前記干渉防止板の前記切欠き部は、測定準備のために開き位置にある測定子の間に位置することが好ましい。

　測定ゲージユニットが干渉防止板を備えていれば、測定位置に許容寸法以上のワークが移動してくることはないので、測定ゲージユニットの測定子がワークと干渉して破損することが防止される。

　他の好ましい実施形態では、前記測定ゲージユニットが、測定子を保持する可動部と、弾性体を介して該可動部を支持し該可動部を駆動する駆動部と、前記駆動部に対する前記可動部の変位を検出するセンサとを備え、前記駆動部に対して前記可動部が変位したことを前記センサが検出すると、ワークに対する前記測定ゲージユニットの可動部の移動を停止させる又は前記ワークと前記測定ゲージユニットとを引き離す。

　測定子を保持する可動部が駆動部に対して弾性体を介して支持されている場合、測定子又は可動部がワークと干渉し、ワークから許容される以上の力を受けると、弾性体が収縮し、可動部が駆動部に対して変位する。したがって、この駆動部に対する可動部の変位を検出すれば、測定子又は可動部がワークから不自然な力を受けたことを検出できるので、測定子又は可動部が破損する前にワークと可動部及び測定子とを引き離すことができるので、測定子又は可動部がワークと干渉して破損することを防止することが可能となる。

　以上説明したように本発明によれば、ワークの加工形状が変更になっても、それに応じて容易に測定位置の変更が可能なワーク測定機器が提供されるので、製品の設計変更に伴う生産ラインの変更に対して、柔軟に対応することが可能となる。また、測定したワークの寸法が予め定められた範囲外であると判断されたときに、ワークを回転させて再度測定を行うようにしたワーク測定機器では、偶然にワーク又はその孔の内周面における凹溝部分又は凸部を測定してしまっても、ワークを回転させ、凹溝又は凸部のない部分におけるワークの外周面又は孔の内周面の寸法を確実に測定することが可能となる。さらに、測定ゲージユニットが干渉防止板を備えているワーク測定機器では、許容寸法以上のワークが測定位置に搬送されてきても干渉防止板によりそのワークが測定ゲージユニットの測定子の間に進入することが回避され、測定子の破損を防止することができる。

　最初に、図１及び図２を参照して、本発明によるワーク測定機器の好ましい実施形態の全体構成を説明する。

　ワークの寸法又は形状を測定するためのワーク測定機器１０は、製造室などの床面に設置されている架台１２と、架台１２の頂面に取り付けられているコラム１４と、コラム１４に取り付けられており、測定位置に配置された加工済みのワークＷを測定するための測定ゲージユニット１６と、測定ゲージユニット１６を操作するための操作パネル１８と、前工程から測定位置まで加工済みのワークＷを搬送する搬送装置２０とを備えている。

　測定ゲージユニット１６には、離間して対向する測定子２２を先端部に備えて、２つの測定子（すなわち、検出器）２２の間にワークＷを挟むことによりワークＷの外寸を測定するタイプ（図１参照）、円筒状のゲージ本体の周面から直径方向反対向きに突出する２つの測定子２２を備えて、測定子２２の先端をワークＷの孔の内周面に当接させることにより孔の内径を測定するタイプ（図６参照）、円筒状のゲージ本体の一端から突出する１つの測定子２２を備えて、この測定子２２をワークＷの表面に当接させることにより主として高さなどを測定するタイプ（図５参照）など様々なタイプのものが含まれる。これらは公知のものであり、本発明の原理と直接的に関係するものではないので、ここでは、これ以上詳しく説明しない。

　架台１２は、支持部２４と、ボルト２６などの締結具により支持部２４の上部に着脱可能に取り付けられているベース板２８とに分離されている。なお、ベース板２８は、アリ溝、Ｔ溝、押え取付等の方法により支持部２４の上部に着脱可能に取り付けてもよい。

　支持部２４は、内部に制御装置３０や電源装置（不図示）などを収容できるように、箱形状又はフレーム形状になっている。また、支持部２４の底部には垂直方向すなわち高さ方向に調整可能な複数の脚３２が設けられており、架台１２の頂面の高さや傾きを調整することができるようになっている。

　ベース板２８上には、図３（ａ）及び（ｂ）に示されているように、ベース板２８にコラム１４を取り付けるための複数（図３（ａ）及び（ｂ）では、２箇所）の異なるコラム用取付部位と、ベース板２８に操作パネル１８を取り付けるための複数（図３（ａ）及（ｂ）では、２箇所）の異なる操作パネル用取付部位と、ベース板２８に後述する搬送装置２０の案内装置を取り付けるための複数の異なる案内装置用取付部位と、測定位置の下方に位置する貫通開口部３４とが形成されている。

　複数のコラム用取付部位の各々は、複数、好ましくは４つの貫通孔３６が形成されている部分により構成されており、同様に、複数の操作パネル用取付部位の各々は、複数、好ましくは４つの貫通孔３８が形成されている部分により構成されている。なお、図１及び図２に示されている実施形態では、ナット等を使用せずにボルトのみでコラム１４及び操作パネル１８をベース板２８に取り付けることができるように、コラム用取付部位及び操作パネル用取付部位の貫通孔３６、３８は全てネジ孔となっている。

　図１及び図２に示されている実施形態では、コラム１４の上部及び下部にそれぞれ上側及び下側フランジ部４０、４２が形成されており、下側フランジ部４２を貫通してコラム用取付部位のネジ孔３６にボルト４４を螺入することによってコラム１４をベース板２８に固定している。しかしながら、コラム１４の底面にネジ孔を設け、ベース板２８の下方からコラム用取付部位の貫通孔３６を貫通してコラム１４の底面に設けられた複数のネジ孔にボルト４４を螺入するなど他の締結方法によりベース板２８にコラム１４を固定することも可能である。

　また、操作パネル用取付部位では、操作パネル１８を支持する支柱４６がボルト４８などの締結具によりベース板２８に取り付けられており、操作パネル１８は支柱４６を介してベース板２８に取り付けられている。詳細には、支柱４６の底部にもフランジ部５０が設けられており、フランジ部５０を貫通して操作パネル用取付部位のネジ孔３８にボルト４８を螺入することによって、支柱４６がベース板２８に固定される。この場合にも、ベース板２８へのコラム１４の取り付けと同様に、ベース板２８の下方から操作パネル用取付部位の貫通孔３８を貫通して支柱４６の底面に設けられた複数のネジ孔にボルト４４を螺入するなど他の締結方法によりベース板２８に操作パネル１８を固定することも可能である。また、支柱４６はその水平断面が概略正方形状となっており、支柱４６の向きを変えて支柱４６をベース板２８に取り付けることにより、操作パネル１８の向きを変更することができる。

　案内装置用取付部位は、好ましくは互いに平行な直線上に並ぶ一対の貫通孔列が形成されている部分からなり、各貫通孔列は４つの貫通孔５２からなっている。そして、この４つの貫通孔５２のうちで利用する貫通孔を適宜に選択することにより、案内装置の取り付け位置をずらすことができるようになっている。

　以上の構成により、図３（ａ）に示されているベース板２８に関して、コラム１４、操作パネル１８及び搬送装置２０は、図４（ａ）〜（ｈ）に示されているように、８通りに配置されることが可能になっている。また、上述の取付用孔３６、３８、５２は全て貫通孔になっているので、図３（ａ）に示されているベース板２８の裏表を逆にして図３（ｂ）に示されている状態で架台１２の支持部２４に取り付けることにより、さらに８通りのコラム１４、操作パネル１８及び搬送装置２０の配置が可能となる。したがって、本発明のワーク測定機器１０は、生産ラインの変更に伴って、操作パネル１８の位置や測定位置を柔軟に変更することが可能である。さらに、ベース板２８は概略正方形状になっていることから、ワーク測定機器１０の占有領域を変化させることなく、ワーク測定機器１０を例えば９０度回転させて搬送装置２０の搬送方向を変更することができる。このことは、ワーク測定機器１０の配置変更を一層容易にさせている。

　なお、ワーク測定機器１０すなわち架台１２を９０度回転させた場合、架台１２の内部に設置されている制御装置３０などの操作性や保守性に悪影響を与えることもあり得るので、架台１２の内部に、制御装置３０などを９０度毎に向きを変えて固定できるように付加的な固定用ネジ孔を設けておくことが好ましい。

　再び、図１及び図２を参照すると、搬送装置２０は、案内装置の一部としてベース板２８上に取り付けられている一対のガイドレール５４と、ガイドレール５４に沿って移動可能であり且つ垂直方向に延びる回転軸線周りに回転可能であるワーク搭載台５６とを備える。さらに詳細には、ワーク搭載台５６は、底面にガイドレール５４と係合するスライダ５８を備え且つガイドレール５４に沿って移動する搬送台５６ａと、搬送台５６ａ上に配置されており且つ垂直方向に延びる回転軸線周りに回転可能な回転台５６ｂとを含んでおり、ガイドレール５４に沿って、図１において点線で示されている授受位置Ａから図１において実線で示されている測定位置ＢまでワークＷを搬送することができると共に、回転台５６ｂ上に載置されたワークＷを回転軸線周りに回転できるようになっている。

　授受位置Ａでは、ロボットアームやコンベアなど（不図示）によって、測定済みのワークＷが次工程又は一時貯留位置に搬出され、前工程から運ばれてきた加工済みワークＷがワーク搭載台５６の回転台５６ｂ上に載置される。一方、測定位置Ｂでは、測定ゲージユニット１６によって加工済みワークＷの各部の寸法が測定される。

　授受位置Ａでワーク搭載台５６の回転台５６ｂ上に載置された加工済みのワークＷには、加工の際に生じた切屑や加工液が残留していることがあり、このような切屑や加工液が測定ゲージユニット１６による正確な測定を妨げる恐れがある。そこで、搬送装置２０では、ガイドレール５４に沿ってワーク搭載台５６を移動させるときに、圧縮空気を吹き付け、切屑や加工液を吹き飛ばすようにしている。また、通過するワークＷの表面にゴム又は軟質プラスチック材料からなるスクレーパ（不図示）を接触させ、切屑や加工液を除去するようにしてもよく、上述の圧縮空気の吹き付けとスクレーパとを併用してもよい。

　なお、図１及び図２に示されている実施形態では、搬送装置２０の案内装置として、ガイドレール５４とスライダ５８とからなるリニアガイドを使用しているが、他のタイプの案内装置を使用することも可能である。

　搬送台５６ａの側部には、油圧シリンダやエアシリンダなどの駆動用シリンダ６０の伸縮可能なロッド６２の先端部が接続されており、駆動用シリンダ６０のロッド６２の伸縮によりガイドレール５４に沿って搬送台５６ａを移動させるようになっている。この駆動用シリンダ６０に代えて、モータ及び送りネジを利用した駆動機構を利用することも可能である。

　コラム１４の１つの側面には、取付機構としてワークＷの長手方向（すなわち、垂直方向）に延びる一対の取付溝６４が設けられており、任意の数の測定ゲージユニット１６を独立してこの取付溝６４に沿った任意の位置に着脱自在に取り付けられるようになっている。例えば、図２においては、取付溝６４に沿った異なる位置において２つの測定ゲージユニット１６がコラム１４に取り付けられており、２つの異なる測定寸法範囲のワークＷの外径を測定できるようになっている。図１及び図２に示されている実施形態では、取付溝６４はＴ字スロット状の案内溝となっている一方、測定ゲージユニット１６の一端にはフランジ部６６が設けられており、このフランジ部６６に、案内溝６４と係合し且つＴ字スロット状の案内溝６４内を摺動する摺動要素６８が設けられている。したがって、測定ゲージユニット１６の摺動要素６８は、コラム１４の上端部から案内溝６４内に挿入されて、Ｔ字スロット状の案内溝６４と係合し、案内溝６４に沿って所望の取付位置まで摺動することができる。また、摺動要素６８は、測定ゲージユニット１６のフランジ部６６を貫通するボルト７０を介して測定ゲージユニット１６と接続されており、このボルト７０を回転させることにより、摺動要素６８とフランジ部６６との間に案内溝６４の入口縁端部を締め付け、測定ゲージユニット１６を案内溝６４に沿った所望の位置に固定することができる。

　なお、図１及び図２に示される実施形態では、取付機構として、Ｔ字スロット状の案内溝６４と摺動要素６８を使用しているが、例えばアリ溝案内や丸棒キー溝案内のように他のタイプの取付案内機構を使用することも可能である。

　このように、本発明のワーク測定機器１０では、コラム１４に対して任意の数の測定ゲージユニット１６を独立して取り付けることができると共に、測定ゲージユニット１６をコラム１４の取付溝６４に沿った任意の位置に移動し取付位置を調整することが可能である。したがって、本発明のワーク測定機器１０によれば、ワークＷの形状や測定が必要な部分の変更に応じて、既にコラム１４に取り付けられている測定ゲージユニット１６を適した測定寸法範囲又はタイプの測定ゲージユニット１６と交換したり、新たな測定ゲージユニット１６を追加してコラム１４に取り付けたり、測定ゲージユニット１６による測定位置を調整したりすることが容易になり、製品形状の設計変更などに対応した迅速な製造ラインの変更が可能となる。

　図５を参照すると、図１及び図２に示されているワーク測定機器１０の測定位置の下方に測定ゲージユニット７２を追加して設けた本発明のワーク測定機器１０の実施形態が示されている。ベース板２８には、前述したように、測定位置Ｂの下方となる位置に貫通開口部３４が設けられている。したがって、この貫通開口部３４を貫通するようにブラケット７４を介してベース板２８に摺動機構７６を取り付け、この摺動機構７６により搬送装置２０のワーク搭載台５６の下方から搬送台５６ａ及び回転台５６ｂを貫通して測定ゲージユニット７２の測定子２２を突出させ、ベース板２８の上方の測定位置にあるワークＷの下側面に形成された孔などの測定を行うことが可能となる。なお、搬送台５６ａ及び回転台５６ｂには測定子２０が突出できるように貫通孔が設けられているものとする。

　このように、ベース板２８に貫通開口部３４を設けておくことにより、必要に応じて、ワーク搭載台５６の下方に測定ゲージユニット７２を追加して設置することが可能となる。

　図６を参照すると、図１及び図２に示されているワーク測定機器１０のコラム１４（図６の実施形態の説明において区別のために基本コラムと記載する）の上に付加コラム７８を取り付けた他の実施形態のワーク測定機器１０′が示されている。付加コラム７８は基本コラム１４とほぼ同じ形状であり、その上部及び下部にそれぞれ上側フランジ部８０及び下側フランジ部８２を備え、１つの側面にワークの長手方向に延びる一対の取付溝（見えていない）が形成されている。そして、基本コラム１４の上側フランジ部４０と付加コラム７８の下側フランジ部８２とを当接させ、ボルト８４等の締結具により上側フランジ部４０と下側フランジ部８２とが締結されている。このとき、基本コラム１４の取付溝６４と付加コラム７８の取付溝（見えていない）とは直列となるように整列されている。したがって、基本コラム１４の取付溝６４及び付加コラム７８の取付溝に取り付けられた測定ゲージユニット１６は、２つのコラムにまたがってその取付溝に沿って摺動することができる。

　図６に示されている実施形態によれば、背の高いワークＷに対応して高い位置に測定ゲージユニットを取り付けることが可能になる。また、図６に示されているように、ワークＷの長手方向に測定子２２を移動可能とさせるためにワークＷの長手方向に長い摺動機構を備えた測定ゲージユニット８６の追加が可能となる。必要が無くなれば、基本コラム１４から付加コラム７８を取り外すことが可能であることはもちろんである。

　図６に示されている実施形態では、ワークＷの外寸を測定するタイプの測定ゲージユニット１６とワークＷに形成された孔の内径を測定するタイプの測定ゲージユニット８６が使用されている。ところが、これらのタイプの測定ゲージユニット１６、８６は、工具の欠けなどにより発生した許容される寸法以上のワークＷを測定しようとすると、破損する恐れがある。

　例えば、図１及び図２や図６の実施形態で使用されているワークＷの外寸を測定するタイプの測定ゲージユニット１６では、対向する２つの測定子２２が測定準備のために最も離れる開き位置にあるときに、測定子２２間の距離よりも大きい外寸のワークＷが搬送装置によって測定位置に搬送されると、ワークＷが２つの測定子２２と干渉して、破損してしまう。また、図６の実施形態で使用されているワークＷの孔の内径を測定するタイプの測定ゲージユニット８６では、筒状ゲージ本体８８の外径よりも小さい孔が形成されているワークＷが測定位置に載置されているときに、ワークＷの孔に円筒状のゲージ本体８８を挿入しようとすると、円筒状のゲージ本体８８がワークＷの孔と干渉し、ゲージ本体８８、さらには測定子２２を破損する可能性がある。さらに、図５で使用されているタイプの測定ゲージユニット７２でも、想定しているワークＷの寸法範囲外のワークＷを測定しようとする場合、ワークＷと測定子２２が接近しすぎて破損する可能性がある。

　そこで、図６に示されている実施形態では、外寸測定タイプの測定ゲージユニット１６及び内径測定タイプの測定ゲージユニット８６それぞれに測定ゲージユニット１６、８６の破損を防止するための破損防止機構が設けられている。以下で、この破損防止機構について詳述する。

　図７を参照すると、図６に示されている内径測定タイプの測定ゲージユニット８６において使用する破損防止機構の１つの実施形態の要部拡大図が示されている。内径測定タイプの測定ゲージユニット８６は、取付板９０を含んでおり、この取付板９０をコラム１４の取付溝６４に着脱自在に固定することにより、コラム１４に固定される。また、この取付板９０の表面には、リニアガイドにより取付板９０の表面に沿って摺動可能な摺動ブロック９２と、駆動用シリンダ９４とが取り付けられている。

　摺動ブロック９２の上端部からは駆動用シリンダ９４へ向かって接続アーム９６が延びている一方、摺動ブロック９２の下端部からは支持アーム９８が延びており、支持アーム９８の一端に筒状のゲージ本体８８が支持されている。

　駆動用シリンダ９４のロッド１００は、中間部に固定された固定ナット１０２と、先端部に固定されたドグ１０４とを備えており、接続アーム９６の一端が固定ナット１０２とドグ１０４との間に移動可能に結合されている。さらに、ドグ１０４と接続アーム９６の一端との間にはロッド１００の周りに弾性体としてコイルバネ１０６が配設されており、接続アーム９６は、通常、コイルバネ１０６により固定ナット１０２に押し付けられている。また、ドグ１０４と対向して近接センサ１０８が配設されており、この近接センサ１０８を支持するブラケット１１０が接続アーム９６に固定されている。

　このように、接続アーム９６、摺動ブロック９２、支持アーム９８及びこれに保持されるゲージ本体８８によって構成される可動部が、駆動用シリンダ９４によって構成される可動部によって垂直方向に駆動されるようになっている。

　なお、外寸測定タイプの測定ゲージユニット１６及び内径測定タイプの測定ゲージユニット８６として、一対の測定子を有するタイプを用いたが、１個の測定子を有する独立した測定ユニットを一対として用いて、外寸測定または内径測定タイプユニットとして用いても良く、このときワークの大巾な寸法変更に対しての対応が可能となる。

　次に、図７に示されている破損防止機構の動作を説明する。
　ワークＷの測定準備のために駆動用シリンダ９４のロッド１００が伸長すると、ロッド１００の中間部に固定された固定ナット１０２が接続アーム９６を押し上げることにより、接続アーム９６に接続されている摺動ブロック９２が上昇し、摺動ブロック９２に支持アーム９８を介して支持されているゲージ本体８８も上昇する。次に、搬送装置２０によりワークＷが測定位置に搬送されると、駆動用シリンダ９４のロッド１００が収縮する。すると、ロッド１００の中間部の固定ナット１０２に当接する接続アーム９６を介して摺動ブロック９２が下降し、摺動ブロック９２に支持アーム９８を介して支持されるゲージ本体８８も同時に下降する。しかし、測定すべきワークＷの孔の内径がゲージ本体８８の外径よりも小さい場合、ゲージ本体８８は孔の内部に進入することができないので、ゲージ本体８８は孔の周囲のワークＷの表面に当接し、下方に移動することができなくなる。この結果、支持アーム９８に接続されている摺動ブロック９２及び接続アーム９６も下降できなくなる。

　従来の測定ゲージユニットでは、このとき駆動用シリンダ９４のロッド１００が下降を続けるため、さらにゲージ本体８８に力を作用させ、ゲージ本体８８を破損させてしまう。一方、図７に示されている破損防止機構では、ゲージ本体８８がワークＷと当接すると、接続アーム９６及び摺動ブロック９２は停止してそれ以上下降せず、接続アーム９６がコイルバネ１０６を圧縮させてロッド１００に沿って摺動し、ロッド１００の先端部に固定されたドグ１０４へ向かって相対移動する。このとき、接続アーム９６とドグ１０４との距離が縮まる一方、近接センサ１０８はブラケット１１０を介して接続アーム９６に支持されているので、ドグ１０４が近接センサ１０８と対向する位置から離れる。この結果、近接センサ１０８は、摺動ブロック９２及びゲージ本体８８が駆動用シリンダ９４のロッド１００に対して相対移動したことを検出することができる。すなわち、近接センサ１０８によりゲージ本体８８がワークＷに当接したことを検出することができる。

　次に、近接センサ１０８によりゲージ本体８８がワークＷに当接したことを検出すると、制御装置３０は駆動用シリンダ９４のロッド１００の下降を停止させ、ゲージ本体８８に作用する力を除去するためにロッド１００を上昇させる。

　なお、コイルバネ１０６としては、正常な測定のときにワークＷがゲージ本体８８に対して作用させる力では圧縮しないようなバネ係数を有するものが選択されており、正常な測定のときに、ドグ１０４が近接センサ１０８と対向する位置から離れることはない。また、図７の実施形態では、弾性体としてコイルバネ１０６が使用されているが、ゴムなど他の弾性体を利用することも可能である。

　一方、図８を参照すると、図６に示されている外寸測定タイプの測定ゲージユニット１６において使用される破損防止機構の１つの実施形態の要部拡大図が示されている。外寸測定タイプの測定ゲージユニット１６は、測定部に隣接する干渉防止板１１２を含んでいる。干渉防止板１１２は、測定ゲージユニット１６と一体的に形成されていてもよく、コラム１４の取付溝６４に独立した部品として取り付けられていてもよい。干渉防止板１１２は、測定ゲージユニット１６の測定位置に対応する部分に切欠き部１１４を有している。この切欠き部１１４の機能により、干渉防止板１１２は、予め定められた許容寸法以下のワークＷが測定位置に移動するときにワークＷを受容することができる一方、許容寸法以上のワークＷが測定位置に移動させられてきたときには、ワークＷが切欠き部１１４の入口部両端の腕部１１６に干渉するので、切欠き部１１４内にワークＷを受容できない。したがって、測定準備のために互いから最も離れた開き位置にある対向する測定子２２の間に位置する大きさに切欠き部１１４を形成すれば、開き位置にある測定子２２間の距離よりも大きいワークＷは干渉防止板１１２により測定位置に到達することはできないので、搬送装置２０により測定位置に到達するワークＷは開き位置にある測定子２２と干渉することはなくなり、測定子２２を破損させることが防止される。

　図８に示されている実施形態は、さらに、干渉防止板１１２の腕部１１６にワークＷが干渉したことを検出する干渉検出機構を備えており、次に、この干渉検出機構を詳細に説明する。

　搬送装置２０のワーク搭載台５６の回転台５６ｂ上に２つの押圧ピン１１８が離間して配置されていると共に、測定ゲージユニット１６にはバネによって押圧ピン１１８へ向けて付勢された停止板１２０が設けられている。これにより、回転台５６ｂ上に載置されたワークＷが測定位置に到達すると、ワークＷが停止板１２０により２つの押圧ピン１１８に押し付けられ、適正な位置に位置決めされる。

　搬送装置２０の搬送台５６ａの側部にはＬ字形状のブラケット１２２が取り付けられており、このブラケット１２２を駆動用シリンダ６０の伸縮可能なロッド６２が貫通している。そして、ロッド６２の先端部にはドグ１２４が固定されており、このドグ１２４とブラケット１２２との間にロッド６２の周りを螺旋状に延びるコイルバネ１２６が配設されている。一方、ブラケット１２２の先端部には、搬送台５６ａが静止状態のとき又は測定位置に向かって移動しているときにドグ１２４と対向するような位置に、近接センサ１２８が取り付けられている。

　このように構成された搬送装置２０では、通常、ワークＷを授受位置Ａから測定位置Ｂに搬送するときには、駆動用シリンダ６０が作動され、ロッド６２が収縮させられる。このとき、測定位置Ａへ向かう方向の力がロッド６２からコイルバネ１２６を介してブラケット１２２及び搬送台５６ａに伝達され、搬送台５６ａがガイドレール５４に沿って測定装置Ｂに向かって移動する。また、ワークＷを測定位置Ｂから授受位置Ａに搬送するときには、ロッド６２が伸長させられ、授受位置Ａへ向かう方向の力がロッド６２コイルバネ１２６を介してブラケット１２２及び搬送台５６ａに伝達され、搬送台５６ａがガイドレール５４に沿って授受位置Ａに向かって移動する。なお、コイルバネ１２６は、これら通常の移動のときにコイルバネ１２６の長さがほとんど変化しないようなバネ係数のものが選択されているものとする。

　ワーク搭載台５６の回転台５６ｂ上に許容寸法以上のワークＷが載置されている場合、ワーク搭載台５６によってワークＷが測定位置Ｂへ向かって搬送されると、ワークＷは干渉防止板１１２の切欠き部１１４の入口部両端の腕部１１６に干渉する。この結果、ワークＷが干渉防止板１１２の腕部１１６と回転台５６ｂの押圧ピン１１８との間に挟まれた状態となり、搬送台５６ａはそれ以上測定位置Ｂへ向かって進めなくなる。したがって、駆動用シリンダ６０のロッド６２がさらに収縮させられると、ドグ１２４とブラケット１２２との間に配置されたコイルバネ１２６が圧縮され、ドグ１２４は、ブラケット１２２に対して相対移動して、近接センサ１２４と対向する位置から離れる。これにより、近接センサ１２４は、ワーク搭載台５６上のワークＷが干渉防止板１１２と干渉したこと、すなわち、ワーク搭載台５６上のワークＷが予め定められた許容範囲以上の寸法のワークＷであることを検出することができる。近接センサ１２４によりワークＷが干渉防止板１１２と干渉したことが検出されると、制御装置３０は、ワークＷ及び干渉防止板１１２に過剰な力が付与されることを防止するために、駆動用シリンダ６０のロッド６２の収縮を停止させてワーク搭載台５６の移動を停止させ、さらにロッド６２を伸長させてワーク搭載台５６を測定ゲージユニット１６及び干渉防止板１１２から離れる方向に移動させる。

　こうして、図８に示されている干渉防止板１１２及び干渉検出機構を使用すれば、外寸測定タイプの測定ゲージユニット１６が許容範囲以上のワークＷによって破損することが防止される。

　このように、駆動用シリンダ６０がコイルバネ１２６を介してワーク搭載台５６を駆動する場合、ワーク搭載台５６を軽量にすることが望ましい。しかしながら、回転台５６ｂを回転させるために回転モータを使用すると、ワーク搭載台５６が重くなってしまう。この問題を解決するために、図９には、ワーク搭載台５６の回転台５６ｂを簡単且つ軽量な構造により回転させるための機構が示されている。

　図９を参照すると、回転台５６ｂの裏側には、直方体形状の伝動部材１３０が取り付けられており、回転台５６ｂと同一の回転軸線周りに回転するようになっている。また、搬送台５６ａには、２つの異なる位置にそれぞれで伝動部材１３０を停止させるための停止装置１３２、１３４が設けられており、限定された範囲でのみ伝動部材１３０の回転を許容するようになっている。詳細には、一方の停止装置１３２が伝動部材１３０の一方の端部に当接する第１の回転位置（実線）から予め定められた角度だけ伝動部材１３０を回転させたときに、他方の停止装置１３４が伝動部材１３０の他方の端部に当接し、第２の回転位置（一点鎖線）で停止するようになっている。なお、停止装置１３２、１３４は、伝動部材１３０の回転可能な角度を調整できるようになっている。

　さらに、伝動部材１３０を回転軸周りに一方の方向に付勢するために、伝動部材１３０には付勢バネ１３６が取り付けられている。図９に示されている実施形態では、付勢バネ１３６は、一端を伝動部材１３０に接続され他端を搬送台に接続され、伝動部材１３０に通常反時計回りの力を作用させ、第１の回転位置に付勢している。

　一方、測定位置Ｂには、ロッド１４０の先端部にカム従動子１４２が取り付けられている回転用シリンダ１３８が設けられている。この回転用シリンダ１３８のロッド１４０を伸長させ、第１の回転位置にある伝動部材１３０の一方の端部にロッド１４０の先端部のカム従動子１４２を当接させることにより、伝動部材１３０が付勢バネ１３６の付勢力に抗して時計回りに第２の回転位置まで回転させられる。また、ロッド１４０の先端部にはカム従動子１４２が取り付けられているので、ロッド１４０の先端部と伝動部材１３０との摩擦が最小限となり、ロッド１４０の先端部にロッド１４０を変形させるような横方向の力が作用することはない。

　このような機構を有したワーク搭載台５６では、回転台５６ｂが、通常は、搬送台５６ａと回転台５６ｂに取り付けられた伝動部材１３０との間に接続された付勢バネ１３６によって付勢され、第１の回転位置で停止しているが、ワーク搭載台５６が測定位置Ｂに移動したときに、必要に応じて回転用シリンダ１３８を作動させることにより、回転台５６ｂを第２の回転位置まで回転させることが可能となる。

　また、上記実施形態において、回転用シリンダ１３８として複数の伸長位置に位置決め可能な多段シリンダを使用することにより、回転台５６ｂを複数の回転位置で停止させることも可能となる。

　このようにしてワーク搭載台５６上に載置されたワークＷを回転させることができるようにすることにより、ワークＷの設計が変更され、ワークＷの外周面又は孔の内周面に凹溝が形成されるようになった場合でも、凹溝の形成されていないワークＷの外周面又は孔の内周面の寸法を測定できるようになる。以下で、図１０、図１１を参照して、凹溝が形成されているワークの寸法を測定する方法を説明する。

　先ず、図１０（ａ）及び（ｂ）を参照して、ワークＷの外周面に凹溝１４４が形成されている場合のワークＷの外周寸法の測定について説明する。
　ワークＷの外周面に油用溝などの凹溝１４４が形成されているときに、図１０（ａ）に示されているように、測定ゲージユニット１６の測定子２２が凹溝１４４内に挿入されることがある。このとき、測定ゲージユニット１６は凹溝１４４が形成されている部分における外周面の寸法を測定してしまい、凹溝１４４が形成されていないワークＷの外周面を測定することを目的とする場合には不都合である。

　そこで、図１０に示されているワーク測定機器１０の実施形態では、設計上のワークＷの外周面の寸法を中心とした許容範囲を制御装置３０において予め定めておき、測定ゲージユニット１６によって測定されたワークＷの外周面の寸法が予め定められた許容範囲を越え、測定ゲージユニット１６が凹溝１４４におけるワークＷの外周面の寸法を測定していると制御装置３０が判断したときは、回転台５６ｂによりワークＷを回転させた後に、再度ワークＷの外周面の寸法を測定するようにしている。このときワークＷを回転させる角度は、隣接する凹溝１４４に関するワークＷの中心線周りの角度間隔のうち最も小さい角度間隔（図１０の場合、１８０°）より小さい角度とすることが好ましく、最も小さい角度間隔の半分以下とすることこがさらに好ましい。

　このような角度でワークＷを回転させる結果、図１０（ｂ）に示されているように、測定ゲージユニット１６は凹溝１４４以外の部分に測定子２２を配置して、凹溝１４４が形成されていないワークＷの外周面の寸法を測定することが可能となる。

　次に、図１１（ａ）及び（ｂ）を参照して、ワークＷに形成された孔の内周面に凹溝１４６が形成されている場合の孔の内径の測定について説明する。
　ワークＷの孔の内周面に凹溝１４６が形成されているときも、図１１（ａ）に示されているように、内径測定タイプの測定ゲージユニット８６の測定子２２が凹溝１４６内に配置されることがあり、凹溝１４６が形成されていない孔の内周面を測定することを所望する場合には不都合となる。

　そこで、図１１に示されているワーク測定機器１０の実施形態では、設計上のワークＷの孔の内周面の寸法を中心とした許容範囲を制御装置３０において予め定めておき、測定ゲージユニット８６によって測定されたワークＷの孔の内周面の寸法（すなわち、孔の内径）が予め定められた許容範囲を越えており、測定ゲージユニット８６が凹溝１４６における孔の内周面の寸法を測定していると制御装置３０が判断したときは、回転台５６ｂによりワークＷを回転させた後に、再度孔の内周面の寸法を測定するようにしている。このときワークＷを回転させる角度は、図１０に示されている場合と同様に、隣接する凹溝１４６に関するワークＷの中心線周りの角度間隔のうち最も小さい角度間隔（図１１においては、１８０°）より小さい角度とすることが好ましく、最も小さい角度間隔の半分以下とすることこがさらに好ましい。

　このような角度でワークＷを回転させる結果、図１１（ｂ）に示されているように。測定ゲージユニット８６は凹溝１４６以外の部分に測定子２２を配置して、凹溝１４６が形成されていない孔の内周面の寸法を測定することが可能となる。

　なお、図１０に示されている実施形態、図１１に示されている実施形態において、図９に示されている回転台５６ｂの回転機構を使用する場合には、停止装置１３２、１３４によって規定される回転台５６ｂの回転可能な角度が上記のような角度で設定されていればよい。

　また、回転台５６ｂは、サーボモータやステップモータなどを使用して回転させてもよい。この場合、回転台５６ｂを複数の回転位置で停止させることが可能となる一方で、ワーク搭載台５６の重量が重くなるので、駆動用シリンダ６０のロッド６２とワーク搭載台５６の搬送台５６ａとをバネを介さず直接的に結合することが好ましい。なお、ロッド６２と搬送台５６ａとを直接的に結合すると、図８に示されている干渉検出機構は使用できなくなるが、干渉防止板１１２側に図８と同様の機構を設けることにより干渉防止板１１２とワークＷとの干渉を検出することが可能となる。具体的には、干渉防止板１１２を搬送装置２０のガイドレール５４の長手方向に摺動可能に支持すると共に、干渉防止板１１２をバネなどにより授受位置へ向かって常時付勢しておき、測定ゲージユニット１６へ向かう干渉防止板１１２の移動をセンサにより検出できるようにすればよい。

　なお、２つの測定子を用いて外寸又は外径および内径を測定する場合、１個の測定子を有する独立した測定ユニットを一対として用いても良く、このとき破損防止板も独立した測定ユニットに分離して固定すれば、ワークの測定位置や寸法の変更に対し測定ユニットの位置変更のみで対応が可能となる。

本発明のワーク測定機器の好ましい実施形態の全体構成を示す平面図である。 図１に示されているワーク測定機器の側面図である。 図１に示されているワーク測定機器の架台のベース板の平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示されているベース板を裏返しにしたものを示している。 図３（ａ）に示されているベース板において可能となる、コラム、操作パネル及びガイドレールの配置を示す線図である。 図１及び図２に示されているワーク測定機器の測定位置の下方に測定ゲージユニットを追加して設けた本発明のワーク測定機器の実施形態の要部拡大図である。 図１及び図２に示されているワーク測定機器のコラムの上に付加コラムを取り付けた本発明のワーク測定機器の他の実施形態の要部側面図である。 内径測定タイプの測定ゲージユニットにおいて使用する破損防止機構の１つの実施形態の要部拡大図である。 外寸測定タイプの測定ゲージユニットにおいて使用される破損防止機構の１つの実施形態の要部拡大図である。 ワーク搭載台の回転台を簡単且つ軽量な構造により回転させるための機構の１つの実施形態の線図である。 ワークの外周面に凹溝が形成されている場合のワークの外周寸法の測定方法を説明する概念図である。 ワークに形成された孔の内周面に凹溝が形成されている場合の孔の内径の測定方法を説明する概念図である。

符号の説明

１０…ワーク測定機器
１２…架台
１４…コラム
１６…測定ゲージユニット
２０…搬送装置
６４…取付溝
７２…測定ゲージユニット
８６…測定ゲージユニット

Claims (12)

1. 　ワークの寸法及び形状の少なくとも一方を測定するためのワーク測定機器において、
   　架台と、
   　前記架台上に取り付けられており、少なくとも１つの側面に取付機構が設けられているコラムと、
   　前記コラムの前記取付機構の任意の位置に着脱自在に取り付けられる測定ゲージユニットと、
   　加工されたワークを前記測定ゲージユニットによって測定可能な測定位置まで搬送する搬送装置と、
   　を備えるワーク測定機器。
2. 　複数の測定ゲージユニットをそれぞれ独立して前記取付機構の任意の位置に着脱自在に取り付けることができる、請求項１に記載のワーク測定機器。
3. 　前記取付機構は案内溝からなり、前記測定ゲージユニットが摺動要素を備え、該摺動要素が前記案内溝内に摺動可能に係合する、請求項１に記載のワーク測定機器。
4. 　前記架台は、支持部と、該支持部の上部に着脱可能に取り付けられるベース板とを含み、前記ベース板上には、前記コラムを取り付けるための複数の異なる取付部位が形成されており、前記コラムが、着脱可能な状態で前記ベース板に固定される、請求項１に記載のワーク測定機器。
5. 　前記測定機器は、操作者が前記測定ゲージユニット及び前記搬送装置の動作を操作するための操作パネルをさらに備え、前記架台は、支持部と、該支持部の上部に着脱可能に取り付けられるベース板とを含み、前記ベース板上には、前記操作パネルを取り付けるための複数の異なる取付部位が形成されており、前記操作パネルが、前記取付部位において着脱可能な状態で前記ベース板に固定される、請求項１に記載のワーク測定機器。
6. 　前記ベース板に開口部が設けられており、測定ゲージユニットが前記架台内にさらに設置されたときに、前記測定ゲージユニットが前記開口部を通して前記ベース板上方に位置するワークの形状及び寸法の少なくとも１つを測定できる、請求項４に記載のワーク測定機器。
7. 　前記ワーク測定機器は、取付機構が形成されている付加コラムをさらに備え、前記付加コラムは、前記コラム上に取り付けられる、請求項１に記載のワーク測定機器。
8. 　前記測定ゲージユニットにより前記ワークの外周面及び孔の内周面の一方又は両方の寸法が予め定められた範囲外であると判断されたときには、前記ワークを回転させて再度前記ワークの外周面又は孔の内周面の一方又は両方の寸法を測定する、請求項１に記載のワーク測定機器。
9. 　前記搬送装置は、前記ベース板に取り付けられる案内装置と、垂直方向に延びる回転軸線周りに回転可能であり且つ前記案内装置に沿って移動するワーク搭載台とを含み、測定された前記ワークの外周面及び前記孔の内周面の一方又は両方の寸法が予め定められた範囲外であるとき、前記ワーク搭載台を回転させ、再度前記ワークの外周面及び前記孔の内周面の一方又は両方の寸法を測定する、請求項１に記載のワーク測定機器。
10. 　前記測定ゲージユニットは干渉防止板を含み、該干渉防止板は、予め定められた許容寸法以下のワークが測定位置に移動するときに前記ワークを受容することができる切欠き部を有し、前記許容寸法以上のワークが前記測定位置に移動させられてきたときには、前記ワークが前記切欠き部の入口部両端に干渉し、それによって前記ワークの移動を停止させる又は前記ワークを前記測定位置から後退させる、請求項１に記載のワーク測定機器。
11. 　前記干渉防止板の前記切欠き部は、測定準備のために開き位置にある測定子の間に位置する、請求項１０に記載のワーク測定機器。
12. 　前記測定ゲージユニットが、測定子を保持する可動部と、弾性体を介して該可動部を支持し該可動部を駆動する駆動部と、前記駆動部に対する前記可動部の変位を検出するセンサとを備え、前記駆動部に対して前記可動部が変位したことを前記センサが検出すると、ワークに対する前記測定ゲージユニットの可動部の移動を停止させる又は前記ワークと前記測定ゲージユニットとを引き離す、請求項１に記載のワーク測定機器。

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