JP2008102040A

JP2008102040A - 筒状ワーク寸法測定装置

Info

Publication number: JP2008102040A
Application number: JP2006285448A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Saegusa; 雅彦三枝; Yukiyoshi Kuribayashi; 征喜栗林; Sumuto Hieda; 澄人稗田
Original assignee: Toyo Glass Machinery Co Ltd
Current assignee: Toyo Glass Machinery Co Ltd
Priority date: 2006-10-19
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2008-05-01

Abstract

【課題】従来の接触式の検出器に比べて直径の測定精度が高く、複数の直径を高速で測定でき、測定するワークの直径の大小の差が大きい場合でも対応可能な測定装置を開発する。
【解決手段】筒状ワークを載置する回転台と、回転台を回転駆動する回転駆動手段と、回転台の上方にその回転軸線を挟んで対向する投光部と受光部を有するデジタル寸法測定器と、投光部及び受光部を昇降する昇降手段と、ワークの測定高さを入力する入力手段と、測定結果を表示する表示手段と、回転駆動手段及び昇降手段を制御する制御手段を備える筒状ワーク寸法測定装置である。回転台に載せたワークを回転させながら投光部からワークに平行光束を投光すると共に受光部でその光束を受光し、ワークで遮られた光束からワークの複数本の径又は曲がりを測定するので、測定精度が高く、複数の直径を高速で測定でき、測定するワークの直径の大小の差が大きい場合にも対応できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラスびんを成形するためのプランジャーなど、筒状（断面が円形の）ワークの直径又は曲がり（垂直度）を測定するための筒状ワーク寸法測定装置に関する。

従来、プランジャーなどの筒状ワークの直径の測定は、下記特許文献１、２に開示されているように、接触式の検出器をワークの直径を挟んだ両側に接触させて測定するものであった。
特開２００５−１００５特開平１１−６３９７１

従来の接触式の検出器で測定する方式は、測定精度に限界があり、１／１０ｍｍ程度の精度をえるのがせいぜいであった。また、複数の直径を測定するためにワークを回転させる場合、回転が速いと測定精度が著しく低下するため、低速回転を余儀なくされ、測定に時間がかかるという問題がある。さらに、測定するワークの直径の大小の差が大きい場合、これに対応することが困難であった。

本発明は、従来の接触式の検出器に比べて直径の測定精度が飛躍的に高く（例えば１／１００ｍｍ以下）、複数の直径を高速で測定でき、測定するワークの直径の大小の差が大きい場合でも対応可能な測定装置を開発することを目的とする。

（構成１）
本発明は、筒状ワークを載置する回転台と、
該回転台を回転駆動する回転駆動手段と、
前記回転台の上方にその回転軸線を挟んで対向する投光部と受光部を有するデジタル寸法測定器と、
該投光部及び受光部を昇降する昇降手段と、
ワークの測定高さを入力する入力手段と、
測定結果を表示する表示手段と、
前記回転駆動手段及び前記昇降手段を制御する制御手段を備え、
前記回転台に載せたワークを回転させながら前記投光部からワークに平行光束を投光すると共に前記受光部で該光束を受光し、ワークで遮られた光束からワークの複数本の径又は曲がりを測定することを特徴とする筒状ワーク寸法測定装置である。

図１に基づいて、本発明装置の測定原理を説明する。同図に示されるように、ワークｗは回転台３の上に、その中心が回転台３の回転軸と一致するように載置される。デジタル寸法測定器の投光部１１及び受光部１２は回転台３の回転軸線を挟んで対向しており、昇降手段により、所定の高さ（ワークの測定高さ）に位置合わせされる。投光部１１から平行光束が照射され、その一部の光束はワークで遮られ、残りの光束は受光部１２に到達し、計測される。ワークの径はワークで遮られた光束の幅Ｘである。ワークの径は、ワークが１回転する間に複数本（例えば５０本）計測される。曲がり（垂直度）は、例えば、光束の任意の一端からワークで遮られる部分までの光束の幅Ｙをワークが１回転する間計測し、その最大値Ｙｍａｘと最小値Ｙｍｉｎの差の１／２、（Ｙｍａｘ−Ｙｍｉｎ）／２と定義される。

本発明の筒状ワーク寸法測定装置は、ワークで遮られた平行光束に基づいて径及び曲がりを測定するので、検出器とワークが非接触であり、測定精度が高く、測定誤差が少なくなる。また、ワークを高速で回転しても、測定精度に影響しないので、速やかに測定を完了することができる。さらに、投光部から照射される平行光束の範囲内において、ワークの測定部分の直径がどのように変化しても、無条件で測定が可能である。

（構成２）
また本発明は、前記構成１の測定装置において、前記径又は曲がりの測定を、前記回転台が所定角度回転した後に開始することを特徴とする筒状ワーク寸法測定装置である。
ここで、「所定角度」とは、回転台が回転駆動手段で回転を開始して回転が一定速度に安定して回転するようになる角度以上であれば良いが、通常は３６０°、すなわち１回転とすれば十分である。つまり、回転台を１回転助走回転させ、等速度で回転している２回転目で測定を行う。このようにすることで、ワークの径を等角度で測定することができ、ワークの品質を正確に判断できるようになる。

（構成３）
また本発明は、前記構成１又は２の測定装置において、前記回転台上に、その回転軸線の周囲に等角度間隔で配置された３個の固定片が該回転軸線に接近・離隔する方向に移動することでワークを固定又は解放するチャックを設けたことを特徴とする筒状ワーク寸法測定装置である。このチャックでワークを回転台に固定すると、自動的にワークの中心が回転台の回転軸に一致する。

（構成４）
また本発明は、前記構成１〜３のいずれかの測定装置において、前記入力手段及び表示手段がタッチパネルであることを特徴とする筒状ワーク寸法測定装置である。タッチパネルは入力手段と表示手段を兼ねるので省スペースとなり、入力作業も容易である。

（構成５）
また本発明は、前記構成１〜４のいずれかの測定装置において、前記制御手段が、前記入力手段で入力された判定基準、及び前記複数本の径又は曲がりの測定結果に基づいて合否判定を行い、判定結果を前記表示手段に表示することを特徴とするワーク測定装置である。
このようにすることで、良品と不良品とを容易に見分けることができる。制御手段はシーケンサ、マイクロコンピュータなどとすることができる。判定基準は、径の場合、例えば、設計値Ａに対して、最大値がＡ＋０．０５ｍｍ以内、最小値がＡ−０．０５ｍｍ以上、平均値がＡ±０．０３ｍｍ以内を合格とし、その他を不合格とするなど、最大値、最小値及び平均値などを組み合わせて任意に定めることができる。曲がりの場合は、例えば０．１ｍｍ以下を合格とする、などのように定めればよい。

本発明の筒状ワーク寸法測定装置は、高速かつ高精度にワークの径及び曲がりを測定することができる。また、投光部から照射される平行光束の範囲内において、ワークの測定部分の直径がどのように変化しても、無条件で測定が可能である。

図面に示す実施例の筒状ワーク寸法測定装置は、装置本体１と制御盤１６からなる。制御盤１６は装置本体１に近接して設置されることが望ましい。
装置本体１の基台２の正面側には、チャック操作摘み１４及び非常停止ボタン１５が設けられている。チャック操作摘み１４は、ワークを固定・開放するチャック４を操作するものである。非常停止ボタン１５は、不測の事態が発生したときに装置の動作を停止するものである。基台２は上面に回転台３を有する。回転台３は、基台２内部に設けられた回転駆動モータ（ＤＣモータ）によって回転する。回転台３の側面及び基台２の上面には、回転台３の停止位置を検出するセンサ１３が設けられている。回転台３の上面には、ワークを固定又は解放するチャック４が設けられている。チャック４は、いわゆるエアチャック（市販品を利用できる）で、回転台３の回転軸の周囲に、回転軸から等しい距離で、等角度間隔（１２０°間隔）で配置された３個の固定片４ａが回転軸に接近・離隔する方向に同時移動することでワークを固定又は解放する。チャック操作摘み１４（図３）を右に回すと固定片４ａが内側に移動してワークを固定し、左に回すと固定片４ａが外側に移動してワークを開放する。固定片４ａの移動はエアーバルブ（図示せず）の開閉により行われる。固定片４ａには段部４ｂが形成され、ワークｗは段部４ｂ上に支持される（図７）。

基台２の上面には、垂直ガイド部５が立設されている。垂直ガイド部５にはレール６、６が設けられ、これに沿って昇降部９が昇降できるようになっている。垂直ガイド部５と昇降部９の間に、基台２からボールねじ７が立設され、その上端が垂直ガイド部５に取り付けられた軸受８に軸支されている。昇降部９の背面には、雌ねじ１０が固定され、雌ねじ１０はボールねじ７と螺合し、ボールねじ７が回転すると、昇降部９がレール６に沿って昇降する。ボールねじ７は基台２の内部に設けられた昇降駆動モータ（ステッピングモータ）により回転する。

昇降部９には、デジタル寸法測定器（市販品を利用できる）の投光部１１と受光部１２が回転台３の回転軸を挟んで対向するように固定されている。デジタル寸法測定器は投光部１１、受光部１２及びコントローラ１８からなる。

図５に示すように、制御盤１６の正面側にはタッチパネル１７及びデジタル寸法測定器のコントローラ１８が取り付けられている。符号１９は正面の扉の開閉摘みである。制御盤の内部には制御手段（シーケンサ、マイクロコンピュータなど）、回転駆動モータのドライバ、昇降駆動モータのドライバ、メモリカードドライブなどが格納されている。

図６に示すように、制御手段２２は、タッチパネルに画像信号を送って画像を表示させるとともに、タッチパネルから入力信号を取得する。また、コントローラ１８にコマンド信号を送るとともに、コントローラ１８から測定データ信号を取得する。また、メモリカード２３に測定結果を記録するとともに、メモリカード２３のファイルに記録されている各種パラメータなどを読み込むことができる。また、所定のプログラム、設定されたパラメータに基づいて回転駆動モータ２０及び昇降駆動モータ２１を制御する。なお、回転駆動モータ２０の停止は所定のプログラム及びセンサ１３の信号に基づいて行う。

デジタル寸法測定器のコントローラ１８は、環境設定（操作や設定をする上で基本的な内容の設定）、プログラム設定などを行う。プログラム設定では、エリア設定（測定部分の設定）、校正設定（測定誤差の校正内容の設定）、出力設定（測定数値の加工・出力内容の設定）、拡張設定（表示単位の切替など）を行うことができる。また、測定結果や設定値が表示される。

タッチパネルは入力手段、かつ表示手段である。入力項目は、原点設定操作関係、測定パラメータ（ワークの製品名、径測定位置、曲がり測定位置など）、判定パラメータ（平均径上限、平均径下限、曲がり上限など）、システム関係（回転駆動モータ、昇降駆動モータの動作設定など）などである。表示項目は、測定結果、判定結果、操作ガイド、エラー情報などである。

次に、本発明装置の操作及び動作を具体的に説明する。図９は実施例の筒状ワーク寸法測定装置の動作のフローチャートである。
（原点設定）
図８に示すように、回転台３の上に原点設定治具２４を固定する。タッチパネルのメニュー画面から「原点設定」を選択して原点設定画面とし、該画面のボタンで昇降部９を操作する。昇降部９を、原点設定治具２４のくびれ部２５の下方から次第に上昇させると、Ｈ_１の高さにおいてデジタル寸法測定器で測定した原点設定治具２４の径が急激に変化するので、その位置を原点とする。例えば、原点Ｈ_１の高さは、Ｈ_０（チャック固定片の段部４ｂの上面の高さ）＋１００ｍｍとすることができる。一度原点を設定すれば、その後は制御手段がその位置を記憶する。原点は、径や曲がりの測定位置（高さ）を認識するための基準となり、また、投光部１１、受光部１２の待機位置となる。

（パラメータ入力）
測定に先立って、タッチパネルのメニュー画面から「パラメータ入力」を選択してパラメータ入力画面とし、測定パラメータ、判定パラメータを入力する。なお、パラメータ入力画面の「設定値読み出し」ボタンを選択し、メモリカード（ＳＤカード）のファイルを指定して読み込むことで、パラメータ入力を省略することができる。また、「設定値書き込み」ボタンを選択してファイル名を指定し、入力したパラメータをＳＤカードに記録できる。

（測定）
タッチパネルのメニュー画面から「測定」を選択して測定画面とする。図７に示すように、回転台３にワークｗ（プランジャー）を固定する。測定画面に測定番号（測定する各ワークに対し測定順に付ける通し番号）を入力し、測定画面の「測定」ボタンに触れると測定が開始される。昇降部９の投光部１１及び受光部１２は、原点Ｈ_１から下降して径測定位置Ｈ_２で停止し、回転台３が回転を開始し、助走の１回転の後の１回転で５０本の径を７．２°間隔で測定し、回転台３が回転を停止する。その後、投光部１１及び受光部１２は曲がり測定位置Ｈ_３まで上昇して停止し、回転台３が回転を開始し、助走の１回転の後の１回転で５０本の曲がり（図１のＹ）を測定し、回転台３が回転を停止する。その後、投光部１１及び受光部１２は原点Ｈ_１まで下降して停止する。これで一つのワークの測定が完了し、測定画面に測定結果、判定結果が表示される。測定を終了したワークを回転台から取り除き、新たなワークをセットして上記操作を繰り返すことで連続してワークの測定を行うことができる。複数のワークの測定が終了した後、測定画面の「測定結果表」を選択すると、測定結果表（表１）が表示される。

表１において、「No.」は測定番号（測定順の通し番号）、「レンジ」は「径最大値−径最小値」、「偏芯量」は「偏芯最大値−偏芯最小値」で曲がり（垂直度）を意味する。「判定」は、「０」が良品、「１」が径不良品、「２」が曲がり不良品、「３」が径及び曲がり不良品を意味する。測定結果は、ＳＤカードに記録し、パソコンなどで利用することができる。

本発明の筒状ワーク寸法測定装置は、プランジャーに限らず、種々の断面円形物品の直径、曲がりの測定に使用することができる。

本発明装置の測定原理の説明図である。実施例の筒状ワーク測定装置本体１の平面図である。筒状ワーク測定装置本体１の正面図である。筒状ワーク測定装置本体１の側面図である。制御盤の正面図である。制御手段と各機器の間の信号の流れの説明図である。原点及び測定位置の説明図である。原点設定の説明図である。実施例の筒状ワーク寸法測定装置の動作のフローチャートである。

符号の説明

１装置本体
２基台
３回転台
４チャック
５垂直ガイド部
６レール
７ボールねじ
８軸受
９昇降部
１０雌ねじ
１１投光部
１２受光部
１３センサ
１４チャック操作摘み
１５非常停止ボタン
１６制御盤
１７タッチパネル
１８コントローラ
１９開閉摘み
２０回転駆動モータ
２１昇降駆動モータ
２２制御手段
２３メモリカード
２４原点設定治具
２５くびれ部

Claims

筒状ワークを載置する回転台と、
該回転台を回転駆動する回転駆動手段と、
前記回転台の上方にその回転軸線を挟んで対向する投光部と受光部を有するデジタル寸法測定器と、
該投光部及び受光部を昇降する昇降手段と、
ワークの測定高さを入力する入力手段と、
測定結果を表示する表示手段と、
前記回転駆動手段及び前記昇降手段を制御する制御手段を備え、
前記回転台に載せたワークを回転させながら前記投光部からワークに平行光束を投光すると共に前記受光部で該光束を受光し、ワークで遮られた光束からワークの複数本の径又は曲がりを測定することを特徴とする筒状ワーク寸法測定装置。
請求項１の測定装置において、前記径又は曲がりの測定を、前記回転台が所定角度回転した後に開始することを特徴とする筒状ワーク寸法測定装置。
請求項１又は２の測定装置において、前記回転台上に、その回転軸線の周囲に等角度間隔で配置された３個の固定片が該回転軸線に接近・離隔する方向に移動することでワークを固定又は解放するチャックを設けたことを特徴とする筒状ワーク寸法測定装置。
請求項１〜３のいずれかの測定装置において、前記入力手段及び表示手段がタッチパネルであることを特徴とする筒状ワーク寸法測定装置。
請求項１〜４のいずれかの測定装置において、前記制御手段が、前記入力手段で入力された判定基準、及び前記複数本の径又は曲がりの測定結果に基づいて合否判定を行い、判定結果を前記表示手段に表示することを特徴とする筒状ワーク寸法測定装置。