JP2006098063A

JP2006098063A - 真円度測定装置および真円度測定方法

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Publication number: JP2006098063A
Application number: JP2004280856A
Authority: JP
Inventors: Yukio Sorato; 幸夫空戸
Original assignee: OGISO KOGYO CO Ltd; OGISO KOGYO KK
Current assignee: OGISO KOGYO CO Ltd; OGISO KOGYO KK
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】円形断面を有するワークの任意の部位の真円度を自動測定できる簡便な真円度測定装置とその方法とを提供することである。
【解決手段】本発明の真円度測定装置１０は、回転しながら軸線Ｈ方向に移動する円形断面を有する被測定物Ｗの真円度を測定する真円度測定装置であって、被測定物Ｗを回転しながら移送する移送手段１２と、被測定物Ｗの真円度を測定する測定手段１４と、測定手段１４を被測定物Ｗ上に着脱する着脱手段と１６、移送手段１２、測定手段１４および着脱手段１６の動作を制御する制御手段１８と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は棒体、管体など円形断面を有する被測定物の真円度を測定する真円度測定装置とその測定方法とに関する。より詳しくは回転移動中の被測定物の真円度測定に関する。

円形断面を有する棒体や管体等の真円度を測定するに際して、従来はこれらの被測定物（以後、ワークという）を加工作業終了後に加工ラインから取り出して専用の検査台上で測定していた。具体的には、まずワークを軸線が水平になるように検査台上に載置し、さらにワークの所定の測定個所に測定器を載せ、測定者がワークを手で回転させながら真円度を測定して、その合否を判定していた。しかしながら、このような方法で各ワークについて複数箇所を測定し、かつ全数検査を実施するためには多大な労力と時間とを要する。また、測定作業をオフラインで行うので品質判定が遅くなり、大量の品質不良を発生するおそれがあった。このため、加工ラインに組み込んで真円度を測定し合否を判定することのできる簡便な真円度測定装置の開発が望まれていた。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的とするところは、円形断面を有するワークの真円度を測定して合否判定できる簡便な真円度測定装置とその方法とを提供することである。

本発明の真円度測定装置は、回転しながら軸線方向に移動する円形断面を有する被測定物の真円度を測定する真円度測定装置であって、前記被測定物を回転しながら移送する移送手段と、前記被測定物の真円度を測定する測定手段と、前記測定手段を前記被測定物上に着脱する着脱手段と、前記移送手段、測定手段および着脱手段の動作を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明の真円度測定装置は、着脱手段によって測定器を回転移動中の被測定物上に載置することができる。また、測定器は被測定物とともに進行することができるので被測定物の所定の位置（断面）の真円度を測定することができる。さらに移送手段、測定手段および着脱手段は、制御手段によって一元的に制御されるので自動測定することができる。

本発明の真円度測定装置において、前記測定手段は、前記被測定物に跨設自在の支持部材と、該支持部材に支持され前記被測定物の表面に鉛直に接触して三点法真円度を測定する測定器とを有することが望ましい。三点法による測定器は安価であるとともに被測定物上への着脱が容易であり、一般の半径法による真円度測定装置では測定困難な長尺材や大口径の被測定物の真円度を容易に測定することができる。

また、本発明の真円度測定方法は、回転しながら軸線方向に移動する円形断面を有する被測定物の真円度を測定する真円度測定方法であって、回転しながら移動する被測定物に所定の位置で測定器を跨設する測定器設置工程と、前記被測定物上で該被測定物と共に移動しながら真円度を測定する真円度測定工程と、真円度測定終了後に前記測定器を被測定物から離間し前記所定の位置へ復帰させる測定器復帰工程と、前記真円度測定工程で得られた測定結果を予め設定された基準値と比較して測定された真円度の合否を判定する判定工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の真円度測定方法によれば、被測定物は常に一定速度で移動しているので、所望の時間間隔で被測定物の複数箇所の真円度を自動的に測定することができる。

つまり、加工工程内あるいは加工工程に連続して真円度を測定し合否判定をすることができるわけである。従って、検査のみの工程を必要とせず生産工程を短縮することができる。また、加工機の機側で真円度を測定して直ちに合否を判定できるので、結果のフィードバックが極めて早い。従って、フィードバックされた結果に基づき加工条件を調整することで大量の不良発生を防止して、歩留まりの向上と手直し工数の低減などを図ることができる。

以下に本発明の好適な一実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１および図２は本発明の真円度測定装置の一実施の形態を示す構成図である。図１は正面概要図であり、図２はその側面概要図である。

本発明の真円度測定装置１０は、ワークＷを回転しながら移送する移送手段１２と、ワークＷの真円度を測定する測定手段１４と、測定手段１４をワークＷ上で着脱する着脱手段１６と、移送手段１２や測定手段１４および着脱手段１６などの動作を制御する制御手段１８とを具備している。

移送手段１２は複数の駆動ローラ２０を有する移送台２２からなり、ワークＷの軸線Ｈに対して斜めに配置されたローラ２０の回転により、ワークＷを軸線Ｈ回りに回転させながら軸線Ｈ方向に移動することができる。

測定手段１４は測定器２４（図３参照）の検出部４６をワークＷ上に鉛直に支持する支持部材２６と、支持部材２６を昇降可能に固定する支持枠２８とから構成されており、ワークＷ上の任意の箇所に載置してその箇所（断面）の真円度を測定することができる。測定器２４はワークの表面に接触してその変位を検出する検出部４６と、検出部４６と専用ケーブルで接続される制御部４８（図３参照）とからなる。検出部４６はリニアゲージなど接触式のものが望ましく、例えば、指示精度が１μｍのミツトヨ株式会社製のリニヤゲージ（ＬＧＢ−１１０Ｈ）などを好適に用いることができる。また、制御部４８は検出部４６で検出された変位の最大値と最小値との差を演算して測定値（本明細書では真円度に対応する）として記憶するとともに、表示部へ表示する。また、測定値を予め設定された基準値と比較して合否を判定し、この合否判定の信号を測定値とともに測定情報としてシーケンサ４２へ送出することができる。制御部４８としては同社製のリニヤゲージコントローラ（ＥＢ−１１Ｐ）などを好適に使用することができる。

検出部４６は回転しながら軸線方向に進行するワーク上で支持部材２６によって鉛直に支持されている。このため支持部材２６は、測定器２４の検出部４６を中心としてワークＷを跨ぐ形状で、且つ適当な重量を有することが好ましく、開度が６０゜、９０゜、１２０゜、あるいは１５０゜などのＶブロックを例示することができる。これらの開度はワークの歪みの傾向に適合するように選択することが好ましく、例えば、歪みの傾向が三角形状又は９角形状の場合には１２０゜を、六角形状又は１０角形状の場合には９０°を選択することが好ましい。

また、検出部４６の回転方向への傾斜を防止するために、支持枠２８に突設した傾斜防止摺動部２９と摺接するようにワークＷの進行方向に平行に案内板３０が立設されている。傾斜防止摺動部２９には、滑り助長テープ（例えば、作新工業（株）製ニューライトテープなど）などを貼付することにより、回転しながら進行するワーク上で所定断面の真円度を安定して測定することができる。

着脱手段１６は、ワークの軸線Ｈに沿って平行に立設された支持体３０（本実施の形態では案内板を兼ねる）と、支持体３０に突出して固定された係止部材３２に揺動自在に懸架されたシリンダ３４と、シリンダ３４のロッド３６の先端と支持枠２８とを接続する変形自在の紐体３８とからなる。シリンダ３４は、ワークＷの軸線Ｈに対して鉛直に懸架されており、シリンダロッド３６を伸縮して測定手段１４をワークＷ上に着脱することができる。ここで、紐体３８はワイヤ、鎖、ロープなど変形自在なものであれば特に制限はない。しかし、紐体３８の長さは、ワークＷが少なくとも１回転以上回転して、測定を開始するＰ₀点から測定を終了するＰ₁点まで移動しても直線状に伸張しないように多少余裕のある長さとすることが好ましい（図２参照）。なお、測定を開始するＰ₀点には位置決め板３３が軸線Ｈに垂直に配置されており、測定手段１４をＰ₁点からＰ₀点へ精度よく復帰させることができる。測定手段１４と当接する位置決め板３３には、測定手段１４の揺れを防止するためにスポンジなどの緩衝材を貼設しておくことが望ましい。

制御手段１８は、前記の移送手段１２や測定手段１４あるいは着脱手段１６など測定装置の真円度測定に係わる各手段に対して適宜指令を発してそれらの動作を制御する。すなわち、制御手段１８は図３に示すようにシーケンサ４２（プログラマブルコントローラ）を中心として、移送台１２の適宜の位置に設けられた近接スイッチ４４、測定器２４の検出部（リニヤゲージ）４６に接続する制御部（リニヤゲージコントローラ）４８、移送手段１２や加工機本体Ｍなどの駆動部、警報器５０や表示灯５２など、あるいはパソコン４７と接続されている。制御手段１８は、これらの各手段と接続されているので、後述するように近接スイッチ４４からのワークＷの有無情報（信号）で測定手段１４を昇降したり、真円度測定結果に基づき、その合否を作業者に知らせたり、移送手段１２や加工機本体Ｍなどの駆動の発停を制御することができる。

以上のように、本発明の真円度測定装置は、測定器の検出部を有する測定手段をワーク上に載置して、ワークと共に進行する間に載置した部位の真円度を測定することができる。例えば、ワーク外周面の研削工程に本発明の真円度測定装置を設置することにより、従来オフラインで行っていた真円度測定を研削作業と同時に、あるいは作業に連動して実施することができる。

以上のような本発明の真円度測定装置を用いた真円度測定方法について以下に説明する。

本発明の真円度測定方法は、回転しながら軸線方向に移動する円形断面を有するワークの真円度を測定する真円度測定方法であって、回転しながら移動するワークに所定の位置で測定器を跨設する測定器設置工程と、ワーク上でこのワークと共に移動しながら真円度を測定する真円度測定工程と、真円度測定終了後に測定器をワークから離間して所定の測定開始位置まで戻す測定器復帰工程と、真円度測定工程で得られた測定結果を予め設定された基準値と比較して測定された真円度の合否を判定する判定工程とを含むことを特徴とする。

図４に示すフローチャートに従って本発明の真円度測定方法の手順と動作とを説明する。

まず、本発明方法の実施に先立って、キーボードなど適宜の入力装置により対象とするワークに関する情報をシーケンサ４２とリニヤゲージゴントローラ４８へ入力する。入力する情報としては、ワーク外径の公称値、真円度測定位置、移送速度、回転速度、判定基準（公差）などを例示することができる。

ステップＳ１では、加工を開始し加工に伴ってワークＷ１を移送台２２上で測定装置方向へ移送する。この時、ワークＷ１は加工条件に合わせて回転しながら移送される。移送台２２などの所定の場所に設けられた近接スイッチ４４がワークＷ１の到着を検知し、シーケンサ４２にワーク到着の信号を発信する（ステップＳ２）。シーケンサ４２はワークＷ１の到着信号に基づいて着脱手段１６に測定手段１４をワークＷ１上へ載置するように指令する（ステップＳ３）。具体的には、シリンダ３４の電磁弁４５に対して「開」を指令する（ステップＳ４）。ステップＳ４の指令に基づき電磁弁は「開」となってシリンダ３４に圧縮空気（または油圧）を送りシリンダロッド３６が伸長する（ステップ５）。シリンダロッド３６の伸長に伴い測定手段１４は降下してワークＷ１の第１の測定位置に載置される（ステップＳ６）。第１の測定位置に載置された測定手段１４はワークＷ１とともに矢印Ｘ方向に進行を開始する（ステップＳ７）。以上のステップＳ１〜Ｓ７までが、測定器設置工程（Ｉ）である。

次に、シーケンサ４２はリニアゲージコントローラ４８に測定値ホールドの解除を指令する（ステップＳ８）。続いて表示している測定値のリセット（測定値を０にする）を指令する（ステップＳ９）。測定手段１４の検出部４６は第１の測定位置におけるワーク円周の変位を２相パルスに変換してリニヤゲージコントローラ４８へ送出する。リニヤゲージコントローラ４８はリセット後の変位の最大値と最小値を常時記憶してその差を表示部に表示するとともに、シーケンサ４２へ測定情報として送出する（ステップＳ１０）。シーケンサ４２は測定開始からの経過時間または測定長さなどから、第１の測定位置でワークＷ１が１回転以上回転したかを判断し（ステップＳ１１）、ＮＯならば測定を継続する。また、ＹＥＳならばシーケンサ４２はリニアゲージコントローラ４８に測定終了を指令する。リニアゲージコントローラ４８は、第１の測定位置（測定断面）における最大値と最小値との差、すなわち当該測定法による真円度を表示部に表示したままホールドする（ステップＳ１２）。以上のステップＳ８〜Ｓ１２までが、真円度測定工程（ＩＩ）である。

次に、シーケンサ４２は、シリンダ３４の電磁弁４５に対して「閉」を指令する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の指令に基づき電磁弁４５は「閉」となってシリンダロッド３６が収縮する（ステップＳ１４）。図２のＰ₁点まで進行した測定手段１４は、上昇してワークＷ１から離間しながら原位置Ｐ₀へもどる（ステップＳ１５）。以上のステップＳ１３〜Ｓ１５が測定器復帰工程（ＩＩＩ）である。

次に、シーケンサ４２は得られた測定値を判定基準（公差）と比較して真円度の合否を判定する（ステップＳ１６）。真円度が基準内（ＹＥＳ）であれば、表示灯５２の合格ランプを点灯するとともに、警報器５０から合格音を発生させ、第１の測定位置における真円度測定は終了する。一方、真円度が基準範囲を外れている（ＮＯ）場合には、第１の測定位置にペンキやマーカなどでマーキングする（ステップＳ１７）。また、同時に表示灯５２の不合格ランプを点灯し、警報器５０から不合格音を発生する（ステップＳ１８）。この時、加工機と連動してワークＷの移送や加工機本体Ｍを停止するようにしてもよい（ステップＳ１９）。なお、不合格の場合には、不具合を確認してから作業者が操作スイッチ類５４を操作して表示灯の点滅や警報音などを停止できるようにするとよい。以上のステップＳ１６〜Ｓ１９までが判定工程（ＩＶ）である。

第１の測定位置の真円度測定が終了した時点では、測定手段１４は原位置Ｐ₀でシリンダ３４に懸架された状態であり、ワークＷ１は軸線Ｈ方向にある長さ分だけ移動している。シーケンサ４２は第１の測定位置における測定を終了後、所定の時間（インターバル）が経過したら（ステップＳ２０）、ワークＷ１が原位置Ｐ₀を通過したかを確認する（ステップ２１）。ワークＷ１の後端が原位置Ｐ₀を通過していなければ（ＮＯ）ステップＳ３に戻って、着脱手段１６や測定手段１４に対してワークＷ１の第２の測定位置における真円度測定を指令する。ステップＳ２０でワークＷ１の通過が確認されたら（ＹＥＳ）、シーケンサ４２はステップＳ２２に進んで対象ロットが完了したかを確認する。ロットが完了していない場合には（ＮＯ）、ステップＳ１に戻って次のワークＷ２の測定を開始する。ステップＳ２２でロット完了と判断されれば、測定作業は終了する。ここで、ステップＳ２０の所定時間（インターバル）はワークＷの移送速度、回転速度、測定頻度などから任意に設定することができる。例えば、ワークの先端から５０ｍｍと、ワークの後端から１００ｍｍの位置は必ず測定することとし、その間は１０秒ごとのインターバルで連続測定するようにしてもよい。また、ステップＳ２１におけるワークＷ１通過の確認は、ワークＷ１の到着を検知する近接スイッチ４４の検知信号などによって判断すればよく、ステップＳ２２の対象ロットの完了は、予めロット数量をシーケンサ４２へ設定しておいたり、加工工程の加工完了信号と連動するようにすることもできる。

このように測定装置の各手段の動作をシーケンサにより制御することで、ワークの真円度測定を自動化することができる。作業者は表示灯の点滅や警報器の信号音によって合否を知ることができるので、不合格の場合のみ対応すればよい。

以上の実施の形態では、支持部材２６としてある開度（例えば、１２０゜）をもつＶブロックを用いる真円度測定装置について説明した。しかし、三角形状または四角形状など外周円の歪みの傾向が異なるワークに対しては、前述のように歪みの傾向に適合する開度のブロックを用いることが望ましい。このため歪みの傾向によってＶブロックを交換しなければならず真円度測定作業の作業性が低下する。そこで、予め開度の異なるＶブロックを備えた複数台の真円度測定装置を図５に示すように直列に配置しておけば、ワークの歪み傾向に適合する開度のＶブロックを有する測定装置を選択して測定することができる。従って、Ｖブロックを交換する必要がないので作業性を低下させることなく真円度測定を行うことができる。

また、図５のように開度の異なるＶブロックを有する複数の真円度測定装置を直列に配置して同一測定部位（断面）を開度の異なる複数のＶブロック（支持部材）を用いて測定することで歪み傾向が異なるワークに対しても簡便且つ高精度にその真円度を得ることができる。

図５は３台の真円度測定装置Ａ、Ｂ、ＣをワークＷの進行方向に直列に配置したものであり、支持部材であるＶブロックの開度は、例えば、真円度測定装置Ａでは６０゜、真円度測定装置Ｂでは９０゜、真円度測定装置Ｃでは１２０゜である。ここで、ワークＷは図面の左から右へ進行するものとする。まず、ワークＷの測定位置Ｍを真円度測定装置ＡのＰＡ₀点からＰＡ₁点の間で測定して開度６０゜における真円度Ｓ１を得る。次に、ワークＷの測定位置ＭがＰＢ₀点へ到達したら、真円度測定装置Ｂで測定位置Ｍの開度９０゜における真円度Ｓ２を測定する。同様に、測定位置ＭがＰＣ₀点へ到達したら真円度測定装置Ｃで測定位置Ｍの開度１２０゜における真円度Ｓ３を測定する。得られた真円度Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３から周知の方法でワークＷの測定位置Ｍにおける真円度Ｓを算出し判定基準に照らして合否を判定する。

また、上記のような複数のＶブロックによる測定値と、半径法真円度測定装置による測定値との相関を知ることで、さらに高精度の真円度測定が可能となる。

なお、本発明の真円度測定装置は以上の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することができる。例えば、上記の実施の形態では、測定手段をワーク上に着脱する着脱手段として支持体３０に懸架されたシリンダ３４による昇降手段としたが、公知の簡便なロボットハンドとすることも好ましい。また、測定器の検出部４６を接触式のリニアゲージとしたが、レーザ式変位センサや渦流式変位センサなど非接触の検出部とすることもできる。

本発明の真円度測定装置は、簡便小型で安価である。従って、棒体や管体の外周研削工程や研磨工程内に配置して工程短縮を実現し、生産効率を飛躍的に向上することができる。また、真円度測定装置を工程内に配置することで、研削作業や研磨作業と並行して合否判定をすることができるので、判定結果のフィードバックが早い。このため、作業条件を調整して不具合品の大量発生を防止して歩留まりの向上と全体の品質向上とを図ることができる。

本発明の真円度測定装置の構成を示す正面概要図である。図１の側面概要図である。制御手段の一例を示すブロック図である。本発明の真円度測定方法を説明するフローチャートである。開度の異なるＶブロック（支持部材）を有する真円度測定装置を直列に配置した構成を示す側面概念図である。

符号の説明

１２：移送手段１４：測定手段１６：着脱手段１８：制御手段２４：測定器２６：支持部材３０：支持体（案内板）３４：シリンダ３８：紐体４２：シーケンサ４６：検出部（リニヤゲージ）４７：パーソナルコンピュータ４８：制御部（リニヤゲージコントローラ）Ｍ：測定位置Ｗ：ワーク（被測定物）

Claims

回転しながら軸線方向に移動する円形断面を有する被測定物の真円度を測定する真円度測定装置であって、
前記被測定物を回転しながら移送する移送手段と、
前記被測定物の真円度を測定する測定手段と、
前記測定手段を前記被測定物上に着脱する着脱手段と、
前記移送手段、測定手段および着脱手段の動作を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする真円度測定装置。
前記測定手段は、前記被測定物に跨設自在の支持部材と、該支持部材に支持され前記被測定物の表面に鉛直に接触して三点法真円度を測定する測定器とを有する請求項１に記載の真円度測定装置。
回転しながら軸線方向に移動する円形断面を有する被測定物の真円度を測定する真円度測定方法であって、
回転しながら移動する被測定物に所定の位置で測定器を跨設する測定器設置工程と、
前記被測定物上で該被測定物と共に移動しながら真円度を測定する真円度測定工程と、
真円度測定終了後に前記測定器を被測定物から離間し前記所定の位置へ復帰させる測定器復帰工程と、
前記真円度測定工程で得られた測定結果を予め設定された基準値と比較して測定された真円度の合否を判定する判定工程と、
を含むことを特徴とする真円度測定方法。