JP2007047097A - リング状素材の円筒度及び真円度の自動検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧延や鍛造などで製造されたリング状素材の真円度及び円筒度の検査を自動で短時間に精度よくかつ低コスト行える検査装置を提供する。
【解決手段】 鍛造などによるリング状素材９を固定した２個の駆動ローラー５と１個の従動ローラー６間に挟持し、従動ローラー６をリング状素材９に押しつけながら回転させ、従動ローラー６の変位を検知することにより、リング状素材９の外径及び真円度を検査する装置で、２個の駆動ローラー５と１個の従動ローラー６からなる検査装置の２組を検査台１と直列に配置し、一方の従動ローラー６をリング状素材９の外径の上方側部９ａに、他方を下方側部９ｂに押しつけ、その２点間の外径寸法値を検知してその差異を算出することによりリング状素材の円筒度を検査する装置。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ベアリングレース用素材などのリング状素材の円筒度及び真円度を自動的に検査する装置に関する。

圧延や鍛造により製造された鋼管から得たリング状素材、例えばベアリングレース用のリング状素材は、圧延装置や鍛造装置等の機械的要因によりあるいは加工後の後工程の要因に基づき、得られたリング状素材の円筒度あるいは真円度に偏りが生じている場合がある。このようにリング状素材の円筒度あるいは真円度に偏りが生じていると、ベアリングレースなどに仕上げる場合に、余分に切削したりする必要があるなどの工程が増え、コスト増となる。なおここでは、円筒度とは、リング状物体の全長にわたる外径寸法の差異及び曲がりやねじれなどをいう。

ところで、このような製品のリング状素材の円筒度あるいは真円度の偏りを知ることで、圧延装置や鍛造装置等の機械的要因あるいはそれらの後工程の要因を修正して、その後のリング状素材の円筒度あるいは真円度を向上させることができる。

そこで、これらのリング状素材の円筒度あるいは真円度を検査している。しかし、この従来の検査方法には、ダイヤルゲージによる検査器を使用して手検査で行っていた。このように手検査であるので、検査者の個人差が生じる問題や、検査のために人及び時間を要する問題があった。

一方、リング状素材の円筒度を検査する装置として、柱状物体の最大円筒度と所定一断面における輪郭とを同時に検査可能な最大円筒度検査装置が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この最大円筒度検査装置は、多数のダイヤルゲージ等を対向する位置として検査する素材の周囲に配置して各ダイヤルゲージで検査し、その検査した指示値の和によって標準試料に対する偏差を求めて検査値を得るものであるが、リングの全周を検査しているものではない。

特開平６−２３５６０３号公報

本発明が解決しようとする課題は、圧延や鍛造などで製造されたリング状素材における円筒度及び真円度の検査を自動で短時間に精度よく、かつ低コストで行える検査装置を提供することである。

本発明の手段は、圧延や鍛造などで製造されたリング状素材を固定された２個の駆動ローラーと１個の従動ローラー間に載置し、従動ローラーによってリング状素材に押しつけながら回転させ、そのときの従動ローラーの水平方向の変位を検知することにより、リング状素材の外形寸法及び真円度を検査する装置である。さらに、２個の駆動ローラーと１個の従動ローラーからなる１組の検査装置の２組を検査台と直列に配置し、この２組の従動ローラーの中の一方をリング状素材の上方側部である外径面の上端部に、他方をリング状素材の外径面の下方側部である下端部に従動ローラーをそれぞれ押しつけ、それら上端部の従動ローラーの水平方向のストローク量と下端部の従動ローラーの水平方向のストローク量をそれぞれ検知することにより、各部位での外径寸法値を検知する装置である。すなわち、リング状素材を駆動ローラーにより１回転以上回転させ、その間の従動ローラーにより追尾してそれらの水平方向の変位を検知することにより各部位での真円度を検査する。このように、２点間の外形寸法値の差異を算出することによってリング状素材の円筒度を検査する装置である。

さらに、上記の２組の検査装置により被検査材のリング状素材の上方側部である外径面の上端部と下方側部である外径面の下端部を２組の従動ローラーで追尾してそれらの水平方向の変位を検知する代わりに、１組の従動ローラーによりリング状素材の上方側部である外径面の上端部をリング状素材の回転に追尾して検知した後、この従動ローラーを垂直方向の下方に変位してリング状素材の下方側部である外径面の下端部をリング状素材の回転に追尾して検知することで、被検査材のリング状素材の上下の外形面を１組の従動ローラーにより検査する装置である。

すなわち、上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、被検査材のリング状素材の検査台上に軸心を垂直とする２個の駆動ローラー及び対向配置の１個の従動ローラーからなる第１の検査装置と２個の駆動ローラー及び対向配置の１個の従動ローラーからなる第２の検査装置を離間して検査台の前後に配置し、かつ、これらの第１の検査装置の２個の駆動ローラーと第２の検査装置の２個の駆動ローラーを検査台の前後方向の一直線上にそれぞれ配設し、第１の検査装置の従動ローラーを被検査材のリング状素材の上方側部に、かつ、第２の検査装置の従動ローラーを被検査材のリング状素材の下方側部にそれぞれ当接可能に位置せしめ、被検査材のリング状素材と当接した各従動ローラーに変位計を配設したことを特徴とするリング状素材の円筒度及び真円度の自動検査装置である。

請求項２の発明では、被検査材のリング状素材の検査台上に軸心を垂直とする２個の駆動ローラー及び対向配置の１個の従動ローラーからなる検査装置を配置し、該検査装置の従動ローラーを被検査材のリング状素材に当接可能に位置せしめ、被検査材のリング状素材と当接した従動ローラーに変位計を配設し、該従動ローラーおよび変位計をリング状素材の上方側部および下方側部に上下位置切替可能としたことを特徴とするリング状素材の円筒度及び真円度の自動検査装置である。このようにすることで、１組の自動検査装置で被検査材のリング状素材の上方側部および下方側部を同一個所で検査でき装置の簡素化が図れる。

さらに請求項３の発明では、従動ローラーに配設の変位計は、変位計の計測子を従動ローラーの中心軸に配設して該計測子の水平方向移動量により被検査材のリング状素材の外径面の変位を検知することを特徴とする請求項１又は２の手段のリング状素材の円筒度及び真円度の自動検査装置である。

またさらに請求項４の発明では、検査台はベルトコンベアから形成し、各検査装置をベルトコンベアから浮かせてベルトコンベアと独立に配設していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項の手段のリング状素材の円筒度及び真円度の自動検査装置である。

本発明は鍛造などで製造のリング状素材の円筒度及び真円度を自動で検査する検査装置であるので、人為的測定による個人差が生じることなく、しかも複雑な機構を必要とすることなく、リング状素材を３点支持することで精度よく位置決めして検査でき、さらにリング状素材を回転させながら計測子を当接して計測することでリング状素材の全周をもれなく、短時間で効率よく、かつ高精度に検査でき、従来にない優れた効果を奏する装置である。さらに、２組の自動検査装置を前後に配置することで、流れ作業で的確にスムーズに検査が出来る。一方、１組の自動検査装置として、１個の従動ローラーからなる検査装置により被検査材のリング状素材の上方側部および下方側部を同一個所で検査することで装置の簡素化が図れるなどの効果を奏するものである。

本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明における第１の検査装置３及び第２の検査装置４を有する検査台１を模式的に示す平面図である。図２は第１の検査装置とリング状素材の関係を模式的に示す正面図である。図３は第２の検査装置とリング状素材の関係を模式的に示す正面図である。図４は架台上の同一個所で従動ローラーを上下する上下駆動機構を有する検査装置を模式的に示す正面図である。

本発明の実施の形態について説明すると、このリング状素材９の円筒度及び真円度の自動検査装置では、リング状素材９を検査する平面状の検査台１の上に、中心軸を垂直とする２個の駆動ローラー５を配設し、この２個の駆動ローラー５とリング状素材９のリング径よりやや広く離間して対向して１個の従動ローラー６を配設して第１の測定位置である第１の検査装置３とする。さらに第１の検査装置３と離間してこの第１の検査装置３と同様の２個の駆動ローラー５を配設し、この２個の駆動ローラー５とリング状素材の９のリング径よりやや広く離間して対向して１個の従動ローラー６を配設して第２の測定位置である第２の検査装置４とする。

これらの設置に当たっては、第１の検査装置３と第２の検査装置４の駆動ローラー５は、それぞれ検査台１上の被検査材の移送方向に対して平行に配設するものとする。従って、検査台１をベルトコンベア２から形成するときは、第１の検査装置４と第２の検査装置５を図示しない支持装置でベルトコンベア２から浮かせてベルトコンベア２と独立に支持したものとする。なお、ベルトコンベア２による移動に替えて、図示しないが、検査台１は固定式のものとし、この検査台１の一方に押し配したシリンダーによるプッシャーにより被検査物であるリング状素材９を検査位置に移送するものとすることもできる。

第１の検査装置３及び第２の検査装置４の各従動ローラー５は、その中心軸６ａを変位計７の計測子８の先端に有する。被検査材のリング状素材９の外径面をこの計測子８から加わる押圧力により押圧する。この状態で、ベルトコンベア２の搬送方向に上記の第１の検査装置３と第２の検査装置４の４個の全ての駆動ローラー５を配置する。このベルトコンベア２は各検査位置では、検査に要する時間の間だけベルトコンベア２の移動を停止するものとする。さらにコンベアベルト２の移動速度は、第１の検査装置３と第２の検査装置４に同時に検査するリング状素材９が位置するように、両者間の距離及びベルトコンベア２の移動速度を調整している。さらに、第１の検査装置３と第２の検査装置４の各従動ローラー６の外周面が当接するリング状素材９の反対側に位置する従動ローラー６の背面側に、変位計７を配設している。この変位計７の計測子８の先端に従動ローラー６の中心軸６ａを支持している。この計測子８の支持により従動ローラー６をリング状素材９に押し付けながら両者を当接する。さらに、第１の検査装置３の従動ローラー６の高さはリング状素材９のリング側部の上方側部９ａと当接する高さ位置になるように配設し、一方、第２の検査装置４の従動ローラー６の高さはリング状素材９のリング側部の下方側部９ｂと当接する高さ位置になるように配設している。

従動ローラー６に配設の変位計７は、上記のように変位計７の計測子８を従動ローラー６の中心軸６ａに配設しているので、この計測子８の変位した移動量により被検査材のリング状素材９の外径面の変位を検知することができる。ところで、被検査材のリング状素材９は駆動ローラー側の位置が固定されており、一方、駆動ローラー５の回転速度は一定であるので、検知した変位量を縦軸にし時間の経過を横軸にしてグラフ化することで、測定したリング状素材９の真円度及びその円径の差異を知ることができる。さらに第１の検査装置３でリング状素材９の外周面の上方側部９ａを計測し、第２の検査装置４でリング状素材９の外周面の下方側部９ｂを計測することで、リング状素材９の円筒度を知ることができる。

なお、上記の本発明は、第１の検査装置３と第２の検査装置４は別々に配置の手段からなる２組の検査装置から形成している。しかし、これら２組を１組の検査装置にまとめ、２個の駆動ローラー５と上下に配置の２個の従動ローラー６とその変位計７からなる装置とすることで同一場所で一度に検査する装置とすることもできる。さらに、この構成に替えて、２組の検査装置を１組の検査装置で兼ねるものとするもので、２個の駆動ローラー５を有する点は同じであるが、従動ローラー６とその変位計７は１組とし、この従動ローラー６を有する変位計７を同一個所で、図４の変位計７の右側の矢印のように、上下動するための上下駆動機構１０を変位計７に設けるものとする。この上下駆動機構１０により被検査材のリング状素材９の上方側部及び下方側部の間を同一個所で矢印のように上下動してそれぞれの高さ位置の箇所の検査を行うものとしている。この場合、リング状素材９の上方側部９ａ及び下方側部９ｂの全ての検査が終了するまでは、ベルトコンベアの移動は停止される。

本発明の第１の検査装置３と第２の検査装置４が別々に配置の手段からなる２組の検査装置から形成されている自動検査装置において、３００個のリング状素材について測定した。その測定におけるリング状素材の１個あたりの真円度の測定時間を表１に示す。この場合、測定したリング状素材の外径の大きさは８１ｍｍで、ベルトコンベアの移動速度は１５ｍ／ｍｉｎであった。この１個のリング状素材の測定に要した時間は、表１にサイクル時間として示す２．４ｓｅｃであった。

一方、従来どおりに、リング状素材を手作業でリング状素材の１個あたりの真円度を測定した場合を比較のために表２に示す。この場合、表２に示すように３００個のリング状素材を測定するために要した時間は６０ｍｉｎであった。従って、１個のリング状素材の測定に要した時間は表２に示すように１２．０ｓｅｃであった。

上記の表１および表２から明らかなように、本発明の第１と第２の検査装置が別々の配置からなる装置を使用することで、測定に要した時間は２．４ｓｅｃであったが、従来の手測定において測定に要した時間は１２．０ｓｅｃであった。このように本発明のものでは従来の手測定に比して８０％短縮された。

これらの各３００個のリング状素材の真円度および円筒度の測定結果について、上記の本発明の検査装置によるものを表３に、従来の手測定によるものを表４にそれぞれ示す。

さらに、これらの３００個のリング状素材のうち、真円度および円筒度について最大値を示したリング状素材について本発明の自動検査装置により５回繰返して測定したときの値を表５に、従来の手測定により５回繰返して測定したときの値を表６にそれぞれ示した。

これら表５及び表６に見られるように、本発明の自動検査装置によるものでは、５回の測定値の間のズレは殆ど無くほぼ同じ値であったが、従来の手測定によるものでは、５回の測定値の間にズレが認められた。

本発明における第１の検査装置及び第２の検査装置を有する検査台を模式的に示す平面図である。 第１の検査装置を架台を省いて模式的に示す正面図である。 第２の検査装置を架台を省いて模式的に示す正面図である。 架台上の同一個所で従動ローラーを上下する上下駆動機構を有する検査装置を模式的に示す正面図である。

符号の説明

１ 検査台
２ ベルトコンベア
３ 第１の検査装置
４ 第２の検査装置
５ 駆動ローラー
６ 従動ローラー
６ａ 中心軸
７ 変位計
８ 計測子
９ リング状素材
９ａ 上方側部
９ｂ 下方側部
１０ 上下駆動機構

Claims (4)

1. 被検査材のリング状素材の検査台上に軸心を垂直とする２個の駆動ローラー及び対向配置の１個の従動ローラーからなる第１の検査装置と２個の駆動ローラー及び対向配置の１個の従動ローラーからなる第２の検査装置を離間して検査台の前後に配置し、かつ、これらの第１の検査装置の２個の駆動ローラーと第２の検査装置の２個の駆動ローラーを検査台の前後方向の一直線上にそれぞれ配設し、第１の検査装置の従動ローラーを被検査材のリング状素材の上方側部に、かつ、第２の検査装置の従動ローラーを被検査材のリング状素材の下方側部にそれぞれ当接可能に位置せしめ、被検査材のリング状素材と当接した各従動ローラーに変位計を配設したことを特徴とするリング状素材の円筒度及び真円度の自動検査装置。
2. 被検査材のリング状素材の検査台上に軸心を垂直とする２個の駆動ローラー及び対向配置の１個の従動ローラーからなる検査装置を配置し、該検査装置の従動ローラーを被検査材のリング状素材に当接可能に位置せしめ、被検査材のリング状素材と当接した従動ローラーに変位計を配設し、該従動ローラーおよび変位計をリング状素材の上方側部および下方側部に上下位置切替可能としたことを特徴とするリング状素材の円筒度及び真円度の自動検査装置。
3. 従動ローラーに配設の変位計は、変位計の計測子を従動ローラーの中心軸に配設して該計測子の水平方向移動量により被検査材のリング状素材の外径面の変位を検知することを特徴とする請求項１又は２に記載のリング状素材の円筒度及び真円度の自動検査装置。
4. 検査台はベルトコンベアから形成し、各検査装置をベルトコンベアから浮かせてベルトコンベアと独立に配設していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のリング状素材の円筒度及び真円度の自動検査装置。

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