JP2008286700A - 角度測定方法及び角度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ワークの外周面の傾斜角度を正確に測定できる角度測定方法および角度測定装置を提供すること。
【解決手段】 本発明の角度測定方法は、ワーク５の表面５０の第一の部位５０ａと第一の所定の位置との間の第一の距離（Ｌ１）を測定する工程と、ワーク５の表面５０の第二の部位５０ｂと第二の所定の位置との間の第二の距離（Ｌ２）を測定する工程と、第一の距離（Ｌ１）、第二の距離（Ｌ２）および第一の所定の位置と第二の所定の位置との間の距離（Ｌ）から、第一の所定の位置と第二の所定の位置とを結ぶ方向に対するワークの表面がなす角（θ）を算出する工程と、を有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ワークの表面のなす角を測定する角度測定方法及び角度測定装置に関する。

二輪車や四輪車などの車両に搭載される部品には、その取り付け性や周囲に配置される部品との関係から、外周形状の形状変化（形状のバラツキ）が規定以下となることが求められている。そのような部品は、製造された後に、外周形状が規定されたサイズの範囲内にあるかを検査し、形状が所定の範囲をはずれている場合には不良品と判定していた。

搭載部品は、ひとつの外周面の一部などの所定の基準に対して傾斜している傾斜面を備える場合がある。搭載部品が傾斜面を備えた場合、その傾斜面の傾斜角が規定された範囲内にあることが求められる。

従来、傾斜角の測定は、角度計などの三次元測定器を用いてなされていた。具体的には、傾斜面と基準面とがなす角を角度計で測定していた。この測定方法では、角度の計測時に傾斜面と基準面とがなす角の中心に角度計の測定中心を合わせる必要があった。

しかしながら、搭載部品の形状がさまざまな形状を有していることから、角度計を角の中心に合わせるときに、搭載部品の外周部が角度計に干渉を生じ、中心合わせを正確に行うことができない場合があった。角度計の中心合わせが正確に行えないと、測定される傾斜面の角度の正確さが低下していた。つまり、従来の角度の測定方法では、搭載部品の外周形状の検査結果の正確性が不十分となっていた。

本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、ワークの外周面の傾斜角度を正確に測定できる角度測定方法および角度測定装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明者はワークの外周面の角度測定方法について検討を重ねた結果、本発明をなすに至った。

請求項１に記載の本発明の角度測定方法は、ワークの表面の第一の部位と第一の所定の位置との間の第一の距離を測定する工程と、ワークの表面の第二の部位と第二の所定の位置との間の第二の距離を測定する工程と、第一の距離、第二の距離および第一の所定の位置と第二の所定の位置との間の距離から、第一の所定の位置と第二の所定の位置とを結ぶ方向に対するワークの表面がなす角を算出する工程と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の本発明の角度測定方法は、請求項１に記載の測定方法において、ワークの前記表面の角度の検査に用いられることを特徴とする。

請求項３に記載の本発明の角度測定装置は、第一の所定の位置とワークの表面の第一の部位との間の第一の距離を測定する第一の距離測定手段と、ワークの第二の部位と第二の所定の位置の間の第二の距離を測定する第二の距離測定手段と、第一の距離、第二の距離および第一の所定の位置と第二の所定の位置との間の距離から、第一の所定の位置と第二の所定の位置とを結ぶ方向に対する該ワークの表面がなす角を演算する演算手段と、を有することを特徴とする。

請求項４に記載の本発明の角度測定装置は、請求項３に記載の測定装置において、第一の距離測定手段および前記第二の距離測定手段は、ダイヤルゲージであることを特徴とする。

請求項５に記載の本発明の角度測定装置は、請求項３〜４に記載の測定装置において、第二の距離測定手段は、ワークの表面に対する位置が変位した第一の距離測定手段であることを特徴とする。

請求項１に記載の本発明の測定方法は、第一の距離、第二の距離および第一の所定の位置と第二の所定の位置との間の距離から角度を測定する。つまり、従来の角度計において生じていたワーク自身による角度の測定器具への干渉が生じない。つまり、本発明の測定方法は、正確にワークの表面の角度を測定できる。

請求項２に記載の測定方法によれば、請求項１に記載の測定方法は簡単かつ正確に角度を測定することができるため、ワークの形状の検査に用いることでワーク形状を正確かつ簡単に検査できる。

請求項３に記載の本発明の測定装置は、第一及び第二の距離測定手段により測定される二つの距離と二つの距離の間の距離とからワーク表面の角度を測定する測定装置である。つまり、従来の角度計において生じていたワーク自身による角度の測定器具への干渉が生じない。つまり、本発明の測定方法は、正確にワークの表面の角度を測定できる。

請求項４に記載の測定装置によれば、距離測定手段をダイヤルゲージとすることで、第一の距離、第二の距離の測定時に距離測定手段がワークと干渉しなくなる。

請求項５に記載の測定方法によれば、測定装置の距離測定手段をひとつとすることができ、測定装置の体格の低減やコストの上昇を抑えることができる。さらに、第一および第二の所定の位置が近接した場合に二つの距離測定手段を備えた構成では、二つの距離測定手段同士が干渉するおそれが生じる。これに対し、距離測定手段をひとつとすることでこの距離測定手段同士の干渉が生じなくなる。

さらに、距離測定手段を移動させる構成となったことで、ワークの表面の任意の二点を結ぶ方向のなす角を測定することができるようになり、ワークの表面の任意の部分の角度を測定することを簡単に行うことができる。

以下、具体的な実施の形態を用いて本発明を説明する。

（第一実施形態）
本実施形態の角度測定装置１は、ワーク５を保持・固定する保持部材２と、保持部材２に固定されたワーク５の表面（側面）に対向した位置に配置された第一ゲージ３および第二ゲージ４と、第一ゲージ３および第二ゲージ４に接続された演算手段（図示せず）と、を有する。本実施形態の角度測定装置１の構成を図１に示した。

保持部材２は、角度を計測される被測定面部５０を備えたワーク５を保持・固定する部材である。保持部材２は、ワーク５が所定の位置となった状態でワーク５を保持する。本実施形態においては、保持部材２は、被測定面部５０が鉛直方向に広がる状態でワーク５を保持する。

第一ゲージ３は、保持部材２に保持されたワーク５の被測定面部５０に対向した位置に配置されたダイヤルゲージ３０よりなる。ダイヤルゲージ３０は、対向した被測定面部５０と当接する測定子３１をもつ。測定子３１は、被測定面部５０から離間した位置である第一の所定の位置から、被測定面部５０へ当接するまで変移し、その移動距離から被測定面部５０と第一の所定の位置との間の距離を測定する。この距離を第一の距離（Ｌ１）とする。

第二ゲージ４は、保持部材２に保持されたワーク５の被測定面部５０に対向した位置であって、第一ゲージ３から水平方向において所定の距離（Ｌ）だけ離れた位置に配置されたダイヤルゲージ４０である。

ダイヤルゲージ４０は、ダイヤルゲージ３０と同様の構成を有しており、対向した被測定面部５０と当接する測定子４１をもつ。測定子４１が被測定面部５０から離間した位置である第二の所定の位置から被測定面部５０へ当接するまで変移し、測定子４１の移動距離から被測定面部５０との距離を測定する。この距離を第二の距離（Ｌ２）とする。

本実施形態の角度測定装置１では、ワーク５の被測定面部５０における測定子４１が当接する部分５０ｂが、測定子３１が当接する部分５０ａとは異なる位置となっている。また、二つのダイヤルゲージ３０，４０の測定子３１，４１は、互いに平行な方向に変移する。さらに、第一ゲージ３及び第二ゲージ４の間の所定の距離（Ｌ）は、測定子３１，４１がそれぞれ第一および第二の所定の位置にあるときの両測定子３１，４１間の距離である。

本実施形態の測定装置１では、所定の距離（Ｌ）、第一の距離（Ｌ１）および第二の距離（Ｌ２）が、ひとつの平面上に位置するように第一ゲージ３及び第二ゲージ４が配置されている。そして、本実施形態の測定装置１においては、Ｌ，Ｌ１，Ｌ２が位置する平面は、水平方向に広がっている。Ｌ，Ｌ１，Ｌ２が位置する平面が広がる方向は、特に限定されるものではなく、水平方向に広がっていても、鉛直方向に広がっていても、水平方向や鉛直方向に対して傾斜していても、いずれでもよい。

演算手段は、第一ゲージ３および第二ゲージ４に接続され、両ゲージ３，４が測定した距離（測定子３１，４１の変移量）が入力される。そして、入力された二つの距離と予め入力された所定の距離（Ｌ）とから、当接面部５０の当接部分５０ａと当接部分５０ｂとを結ぶ方向が、所定の距離（Ｌ）ののびる方向に対する角度を算出する。演算手段は、角度を算出することができる装置であれば限定されるものではなく、本実施形態においてはコンピュータ（ＣＰＵ）が用いられた。

演算手段で算出されるワーク５の被当接面部５０の角度からワーク５の形状の判定を行うことができる。この形状の判定は、演算手段が算出した角度が所定の角度範囲内にあるかどうかで行うことができる。すなわち、算出した角度と所定の角度範囲とを比較し、所定の角度範囲内にあれば良品、角度範囲内になければ不良品と判定することができる。本実施形態の測定装置１でワーク５の形状の判定を行う場合には、形状の判定を演算手段で行っても、形状の判定を行うコンピュータを新たに設置しても、いずれでもよい。本実施形態の測定装置１においては、演算手段で形状の判定も行う。

（角度の測定）
以下に、ワーク５の表面の被当接面部５０の角度を測定し、その測定された角度からワーク５の外周形状が所定の形状であるかの判定を行う測定方法および判定方法を説明する。

本実施形態において角度を測定されるワーク５は、図２に示した断面形状を有する。図２に示したように、ワーク５は、方形状の本体部５１の上面に突出した直線状にのびる突条５２が形成された形状を有している。突条５２は、方形状の本体部５１の外周に対して傾斜した方向に伸びている。本実施形態においては、突条５２ののびる方向に広がる一方の側面が本体部５１の側面に対してなす角の測定および判定を行う。すなわち、突条５２の側面が被当接面部５０となる。

まず、ワーク５を保持部材２に保持・固定する。ワーク５は、突条５２の側面である被当接面部５０が第一および第二ゲージ３，４に対向した状態で保持された。ワーク５は、本体部５１の側面であって被当接面部５０側の側面５３が、第一および第二ゲージ３，４を結ぶ所定の距離（Ｌ）ののびる方向と平行をなすように保持・固定された。

ワーク５が保持部材２に保持・固定された状態では、第一ゲージ３及び第二ゲージ４の測定子３１，４１がそれぞれ第一および第二の所定の位置にある（図１）。

そして、第一ゲージ３の測定子３１を変移して、当接面部５０の当接部分５０ａに当接させ、測定子３１の変移量である第一の距離（Ｌ１）を測定する。また、同様に第二ゲージ４の測定子４１を変移して、当接面部５０の当接部分５０ｂに当接させ、測定子４１の変移量である第二の距離（Ｌ２）を測定する（図３）。

第一ゲージ３及び第二ゲージ４により測定された第一の距離（Ｌ１）および第二の距離（Ｌ２）は、演算手段に入力される。演算手段には、所定の距離（Ｌ）が予め入力されており、下記の数１式に示した式を用いて、二つの当接部分５０ａ，５０ｂを結ぶ方向と、所定の距離（Ｌ）ののびる方向との角度（θ）を算出する。

このようにして、測定装置１を用いて二つの当接部分５０ａ，５０ｂを結ぶ方向が所定の距離（Ｌ）ののびる方向に対してなす角（θ）を求めることができた。

ワーク５は、二つの当接部分５０ａ，５０ｂが位置する被当接面部５０は平面をなすように広がっており、算出された角度（θ）は被当接面部５０の広がる方向と所定の距離（Ｌ）ののびる方向とがなす角となる。

さらに、ワーク５は、本体部５１の被当接面部５０側の側面５３が、第一および第二ゲージ３，４を結ぶ所定の距離（Ｌ）ののびる方向と平行をなすように保持・固定されており、算出された角度（θ）は、被当接面部５０の広がる方向が本体部５１の側面５３に対する角度となっている。

本実施形態の測定装置１は、被当接面部５０の広がる方向のなす角（θ）の測定を、二つのダイヤルゲージ３０，４０で行っている。つまり、二つのダイヤルゲージ３０，４０の測定子３１，４１の変移時に、測定子３１，４１とワーク５との干渉が生じない構成となっている。この結果、被当接面部５０の角度（θ）を正確に測定することができる。

さらに、本実施形態の測定装置１では、被当接面部５０の広がる方向と所定の距離（Ｌ）の方向との交差する中心を検出する必要がなく、被当接面部５０の傾き（角度θ）を簡単に測定できる。

また、それぞれの測定子３１，４１がワーク５に当接する方向に変移することで角度の測定を行う構成となっており、測定子３１，４１がワーク５に当接するために変移をしたときに、測定子３１，４１はワーク５の当接部分５０ａ，５０ｂ以外の部分や他の部材やと当接しない。つまり、測定時に、第一および第二ゲージ３，４が干渉を受けない。この結果、本実施形態の測定装置１は、被当接面部５０の傾き（角度θ）を正確に得られる。

（ワークの形状の判定）
本実施形態の測定装置１は、演算手段で算出された角度（θ）からワーク５の形状が所定の形状であるかの判定（ワーク５の検査）を行う。

ワーク５の検査は、算出された角度（θ）が基準の角度範囲（たとえば、α±β）の中（α−β≦θ≦α＋β）にあれば良品とし、角度範囲外（θ＜α−β，α＋β＜θ）であれば不良品とする。この判定も、演算手段で合わせて行われた。

このように、本実施形態の測定装置１を用いてワーク５の形状の検査を行うことができた。

（変形形態）
第一実施形態の測定装置１では、ワーク５は、本体部５１の被当接面部５０側の側面５３が、第一および第二ゲージ３，４を結ぶ所定の距離（Ｌ）ののびる方向と平行をなす状態で保持部材２に固定されたが、良品のワーク５の被当接面部５０が所定の距離（Ｌ）ののびる方向に平行となる状態で角度（θ）が測定されるワーク５を保持部材２に保持した構成としてもよい。

ワーク５をこのような向きで保持することで、算出された角度（θ）の値がそのままワーク５の形状のズレを表すことになる。この結果、良品と不良品の判定を簡単に行うことができる。

（第二実施形態）
本実施形態の角度測定装置１は、ワーク５を保持する保持部材２と、保持部材２に保持されたワーク５の表面に対向した位置に配置されたゲージ６と、ゲージ６に接続された演算手段（図示せず）と、を有する。本実施形態の角度測定装置１の構成を図４に示した。

保持部材２は、第一実施形態の時と同様な、ワーク５を保持・固定する部材である。

ゲージ６は、保持部材２に保持されたワーク５の被測定面部５０に対向した位置に配置されたダイヤルゲージ６０と、ダイヤルゲージ６０を水平方向に変移する変移手段６５と、を有する。

ダイヤルゲージ６０は、対向した被測定面部５０と当接する測定子６１をもつ。ダイヤルゲージ６０は、測定子６１が被測定面部５０から離間した位置から被測定面部５０へ当接するまで変移する。ダイヤルゲージ６０は、測定子６１の移動量から被測定面部５０との距離を測定する。

変移手段６５は、ダイヤルゲージ６０を水平方向に変移する装置である。変移手段６５は、ダイヤルゲージ６０を、測定子６１の変移方向に対して垂直な方向に変移する。変移手段６５は、ダイヤルゲージ６０の変移量を任意に設定することができ、本実施形態においては所定の距離（Ｌ）だけ変移する。

演算手段は、ダイヤルゲージ６０に接続され、ダイヤルゲージ６０が測定した距離が入力される。そして、入力された二つの距離と予め入力された所定の距離（Ｌ）とから、当接面部５０の当接部分５０ａと当接部分５０ｂとを結ぶ方向が、所定の距離（Ｌ）を結ぶ方向に対する角度を算出する。演算手段は、角度を算出することができる装置であれば限定されるものではなく、本実施形態においてはコンピュータ（ＣＰＵ）が用いられた。

本実施形態の測定装置１は、演算手段で算出されるワーク５の被当接面部５０の角度からワーク５の形状の判定を行うことができる。このとき、演算手段は、算出した角度が所定の角度範囲内にあるかどうかの判定を行う。すなわち、算出した角度と所定の角度範囲とを比較し、所定の角度範囲内にあれば良品、角度範囲内になければ不良品と判定することができる。

（角度の測定および検査）
以下に、ワーク５の表面の被当接面部５０の角度を測定し、その測定された角度からワーク５の外周形状が所定の形状であるかの判定を行うときの様子を説明する。

本実施形態において角度を測定されるワーク５は、第一実施形態の時と同様な形状を有する。

ワーク５が保持部材２に保持・固定された状態では、ゲージ６の測定子６１は、第一の所定の位置にある。

そして、ダイヤルゲージ６０の測定子６１を変移して、当接面部５０の当接部分５０ａに当接させ、測定子６１の変移量である第一の距離（Ｌ１）を求める。

第一の距離（Ｌ１）を測定した後に、測定子６１を当接面部５０から離間する方向に変移し、第一の所定の位置に戻す。そして、変移手段６５を駆動して、ダイヤルゲージ６０を水平方向に所定の距離（Ｌ）だけ変移させる。

そして、第一の距離（Ｌ１）を測定した時と同様に、測定子６１を変移して第二の距離（Ｌ２）を測定する。

測定された第一の距離（Ｌ１）および第二の距離（Ｌ２）は、第一実施形態の場合と同様に、演算手段に入力され、予め入力された所定の距離（Ｌ）とに基づいて二つの当接部分５０ａ，５０ｂを結ぶ方向と、所定の距離（Ｌ）ののびる方向との角度（θ）を上記の数１式を用いて算出する。

このようにして、測定装置１を用いて二つの当接部分５０ａ，５０ｂを結ぶ方向が所定の距離（Ｌ）ののびる方向に対してなす角（θ）を求めることができた。

本実施形態の測定装置１は、第一実施形態の測定装置と同様な効果を発揮する。さらに、本実施形態の測定装置１は、所定の距離（Ｌ）が短い場合においても、ダイヤルゲージ同士の干渉が生じない構成となっている。つまり、正確に角度（θ）を測定できる効果を発揮する。

さらに、本実施形態の測定装置１においては、第二の距離（Ｌ２）を測定した後に、再び変移手段６５を駆動して、ダイヤルゲージ６０を水平方向に所定の距離（Ｌ’）だけ変移させる。この変移により、ダイヤルゲージ６０は、第一の距離（Ｌ１）および第二の距離（Ｌ２）の測定時とは異なる第三の位置に配置される。そして、第一の距離（Ｌ１）を測定した時と同様に、測定子６１を変移して第三の距離（Ｌ３）を測定する。

そして、測定された第三の距離（Ｌ３）と、第二の距離（Ｌ２）および所定の距離（Ｌ’）とから、角度（θ）の時と同様に、角度（θ’）を算出する。このとき、測定された第三の距離（Ｌ３）と、第一の距離（Ｌ１）および所定の距離（Ｌ＋Ｌ’）とから、角度（θ’）を算出する。すなわち、被当接面部５０の広がる方向と所定の距離（Ｌ＋Ｌ’）ののびる方向とがなす角を算出することができた。

このように、本実施形態の測定装置１は、ワーク５の被当接面部５０の複数の部分間の角度を簡単に測定することができる。すなわち、ワーク５の被当接面部５０の形状（傾き）をより正確に測定することができる効果を発揮する。

（その他の変形形態）
上記の各実施形態は、第一の距離（Ｌ１）および第二の距離（Ｌ２）の測定は、測定子３１，４１，６１が変移する変移量で距離を測定するダイヤルゲージ３０，４０，６０が用いられているが、それぞれの距離の測定は、ダイヤルゲージ以外の測定手段を用いてもよい。たとえば、レーザー距離測定装置をあげることができる。

第一実施形態の角度測定装置の構成を示した図である。 角度測定装置で測定されるワークを示した図である。 第一実施形態の角度測定装置の構成を示した図である。 第二実施形態の角度測定装置の構成を示した図である。

符号の説明

１：角度測定装置
２：保持部材
３：第一ゲージ ３０：ダイヤルゲージ
３１：測定子
４：第二ゲージ ４０：ダイヤルゲージ
４１：測定子
５：ワーク
６：ゲージ ６０：ダイヤルゲージ
６１：測定子 ６５：変移手段

Claims (5)

1. ワークの表面の第一の部位と第一の所定の位置との間の第一の距離を測定する工程と、
   該ワークの表面の第二の部位と第二の所定の位置との間の第二の距離を測定する工程と、
   該第一の距離、該第二の距離および該第一の所定の位置と該第二の所定の位置との間の距離から、該第一の所定の位置と該第二の所定の位置とを結ぶ方向に対する該ワークの表面がなす角を算出する工程と、
   を有することを特徴とする角度測定方法。
2. 前記ワークの前記表面の角度の検査に用いられる請求項１記載の角度測定方法。
3. 第一の所定の位置とワークの表面の第一の部位との間の第一の距離を測定する第一の距離測定手段と、
   該ワークの第二の部位と第二の所定の位置の間の第二の距離を測定する第二の距離測定手段と、
   該第一の距離、該第二の距離および該第一の所定の位置と該第二の所定の位置との間の距離から、該第一の所定の位置と該第二の所定の位置とを結ぶ方向に対する該ワークの表面がなす角を演算する演算手段と、
   を有することを特徴とする角度測定装置。
4. 前記第一の距離測定手段および前記第二の距離測定手段は、ダイヤルゲージである請求項３記載の角度測定装置。
5. 前記第二の距離測定手段は、前記ワークの前記表面に対する位置が変位した前記第一の距離測定手段である請求項３〜４の何れかに記載の角度測定装置。

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