JP2009074863A

JP2009074863A - 丸棒材の曲がり測定装置

Info

Publication number: JP2009074863A
Application number: JP2007242775A
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: 2007-09-19
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2009-04-09

Abstract

【課題】丸棒材の製造ないし加工過程中に精度よく丸棒材の曲がり測定を行える簡単安価な曲がり測定装置を提供する。
【解決手段】所定間隔を隔てて平行、かつ重力面に対して傾斜して配設された少なくとも２本のレール３を含み、レール３上でワークＷを転動させる傾斜テーブルを配置し、レール３間に測定部１０を配置する。測定部１０は、ワークＷが少なくとも１回転以上転動する区間においてワークＷに対して下方から接触するようレール間にレールとほぼ平行に配置された測定バー（１２）と、レール上を転動するワークＷに従動し付勢手段の付勢力に抗して上下方向に移動する測定バーの移動量を測定する測定センサ（２１）を含む。ワークＷがレール３上の測定区間（３１〜３２）を転動し、移動する間、ワークＷと接触して上下方向に移動する測定バー（１２）の移動量に基づきワークＷの曲がりを測定する。
【選択図】図９（ａ）

Description

本発明は、製造工程ないし加工工程などにおいて転動しつつ移動する丸棒材の曲がり測定装置に関するものである。

近年、自動車や工作機械のシャフトやシリンダロッド等に使用される磨き棒鋼の曲りの許容量は近年ますます厳しくなってきている。たとえば、直径２０ｍｍ、全長４００ｍｍの丸棒に要求される曲り許容量は０．０４ｍｍ程度のオーダーに達している。このオーダーでは目視による検査は不可能に近く、機械による検査装置（たとえば下記の特許文献１）が欠かせないものになっている。

以下、発明が解決しようとする課題の欄において、公知技術の問題点につき考察する。
特開平９−２４３３０３号公報

この種の曲り検査の古典的な手法としては、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ワークＷをＶブロック１０１、１０１…に載せ、作業者が手でワークＷを転動させながら、ダイヤルゲージ１０２でワークＷの曲りを測定するものである。この手法は手作業が多く、たとえばＶブロック１０１、１０１…にワークＷを載せ、また測定後、次のワークＷへ交換する、といった作業に大変手間がかかり、手作業なので全数検査が困難であり、また、ヒューマンエラーが発生する、などの問題がある。

図２（ａ）、（ｂ）は自動化された曲がり測定装置の一例であり、Ｖブロックの代わりにベアリング（ローラベアリングまたはボールベアリング）１０３でワークＷを回動自在に支持し、モータ１０５で駆動されるピンチロール１０４をワークＷに接触させ、ワークＷを回転させつつ、測定センサ１０６によりワークＷの振れ（変位）を測定する。この構成では、ベアリング１０３が磨耗すると測定精度が悪くなり、ごみや振動の影響を受けやすい、供給装置、回転装置、排出装置等の機械装置が必要でコスト高である、機械装置を設置するスペースが必要である、また、メンテナンスが必要で維持費がかかる、といった問題がある。

また、上記の従来例は、いずれも測定位置にワークＷを置いて測定を行うもので、測定作業を特別に実施する必要があり、効率が良くない、という問題がある。そこで、ワークの曲がりをＶブロックやベアリング上などの定位置で回転させて測定するのではなく、生産ライン内、たとえば丸棒材を移動させる傾斜テーブルでワークが転がる時に曲がり測定を行えれば好都合である。

このような構成では、ワークが転がる時にワークの上下変動のみを検出する手段を設置できればワークが転がり時の曲がり測定が可能となり、測定距離はワークの１回転分以上あれば良いので生産ラインのスペースを現状以上に拡大する必要もない、という利点がある。

ただし、このようにワークを転動させるテーブルには、ワークが転がる時にワークと接する部分は凸凹や歪があってはならないが、現在生産ライン内に設けられるような一般的なテーブルでは、歪が大きく測定に適さない問題があり、ワークが安定して真っ直ぐに転がるような傾斜テーブルを製作する必要がある。しかしながら、このテーブルの転動面の精度は０．０１ｍｍ単位が必要で、従来の加工技術では高価なものになる。

また、上記のワークを転動させるテーブルに関する問題を解決できたとしても、テーブルとともに用いられる測定部の測定方式には次のような問題がある。

まず、ワークを転動させるテーブル上で丸棒材を転がし、レーザ測定器で変位を測定する、といった構成が考えられる。図３は、このような光学測定方式の概要を示している。図３では、テーブル１０７上にレーザ光を照射する投光器ヘッド１０８、受光器ヘッド１０９を配置し、その間でワークＷを転がす。

図３の光学測定方式では、投光器ヘッド１０８、受光器ヘッド１０９間の測定光方向はワークＷの転動方向に一致している必要があり、しかもテーブル１０７の転動面よりも高い位置を測定光が通るよう照射しなければならない。このため、投光器ヘッド１０８、受光器ヘッド１０９の設置は簡単であるにもかかわらず、たとえば図中に矢印で示すようにワークＷを投光器ヘッド１０８、受光器ヘッド１０９を避けて測定領域に進入、離脱させる必要があり、装置がかなり大掛かりになる問題がある。また、レーザ測定器は他の測定器と比べて高価であり、油膜やごみの影響を受けやすい、という問題もある。

一方、測定光を用いるのではなく、ワークＷの動きを邪魔せずに測定を行える構成としては、図４〜図６に示すように測定棒（測定バー、プローブ）を用いる構成が考えられる。このような測定棒を用いる構成では、測定部の姿勢（設置位置）などが光学方式ほどには制約されず、自由度があり、ワークＷの転動を邪魔しないで済む。

図４の構成では、テーブル１０７上でワークＷを転動させ、上方から測定器１１０の測定棒１１０ａを接触させ、測定棒１１０ａの動き（揺動、上下動などの量）を測定するものである。測定器１１０の構成自体は任意であり、内部で測定棒１１０ａないしこれを支持するアームの移動量を光学センサや磁気センサなどにより検出するものであればよい。

しかしながら、図４の構成では、測定器１１０の下にワークＷを通過させる必要があり、測定器１１０を空中に固定するための門型の架台が必要で構成が大掛かりになる、ワークＷの直径が変わる度に段取り(隙間変更)が必要になる、測定器１１０とテーブル１０７の摩擦でワークがうまく転がらない恐れがある、などの問題がある。

図５の構成は、上記特許文献１に記載の構成に準じるものであるが、図４の構成に、プッシャー１１０ｂを追加したものである。プッシャー１１０ｂは、ソレノイドや、モータによって駆動され、ワークＷを移動させる、あるいはその転動を補助するために用いられる。このような構成では、図４に関して示した上記の問題がいずれも存在する上、さらに構成が複雑になる問題がある。

そこで、図６に示すように、測定棒１１０ａを有する測定器１１０を、テーブル１０７の下部に配置する構成も考えられる。この構成では、測定器１１０を支持する門型の架台は不要であり、ワークＷの直径が変るなどの変更が生じても、段取りは不要、また、他の方法と比較しても構造が単純であり、トラブルが少ない、と考えられる。後述の実施例では、このように測定手段をワークＷを転動させるテーブルの下部に配置する基本構成を用いる。

本発明の課題は、上記の問題に鑑み、簡単安価な構造により、丸棒材の製造ないし加工過程中に精度よく丸棒材の曲がり測定を行える曲がり測定装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明においては、所定間隔を隔てて平行、かつ重力面に対して傾斜して配設された少なくとも２本のレールを含み、前記レール上で丸棒材を転動させる傾斜テーブルと、前記丸棒材が少なくとも１回転以上転動する測定区間において前記丸棒材に対して下方から接触するよう前記レール間に前記レールとほぼ平行に配置された測定バーと、前記測定バーを上方に付勢する付勢手段と、前記レール上を転動する丸棒材に従動し前記付勢手段の付勢力に抗して上下方向に移動する前記測定バーの移動量を測定する測定センサから成る測定部と、を有し、前記丸棒材が前記レール上の前記測定区間内を転動し、移動する間、前記丸棒材と接触して上下方向に移動する前記測定バーの移動量に基づき前記丸棒材の曲がりを測定する構成を採用した。

上記構成においては、丸棒材を転動させる傾斜テーブルの下部に測定部、特に測定バーを配置している。このため、丸棒材の製造ないし加工プラント中に、他の処理ステーションの配置や動作に影響を与えることなく、容易に曲がり測定装置を配置することができ、また、測定対象の丸棒材の直径などの条件によって制約を受けることなく曲がり測定を行なうことができる。

上記構成によれば、丸棒材を転動させる傾斜テーブルの下部に測定部を配置して成る基本構成を採用しており、丸棒材の製造ないし加工プラント中に、他の処理ステーションの配置や動作に影響を与えることなく、容易に曲がり測定装置を配置することができる。たとえば、丸棒材を測定区間に進入、脱出させるために特別な態様で移動させる必要がなく、丸棒材の測定区間への進入、測定区間内の移動、測定区間内からの脱出を行うための特別な機構を必要とせず、傾斜テーブルのレール上で丸棒材を転動させるよう、搬入するだけで曲がり測定を行うことができる。また、測定対象の丸棒材の直径などの条件によって制約を受けることなく、丸棒材の直径が変更になっても余計な段取りを必要とせず曲がり測定を行なうことができる。すなわち、本発明によれば、製造ないし加工過程中で転動しつつ移動する丸棒材の曲がり測定を製造ないし加工過程中で簡単安価な構造により精度よく実施することができる、という優れた効果がある。

以下、発明を実施するための最良の形態の一例として、添付図面を参照しつつ、丸棒材の製造ないし加工過程において利用するに好適な曲がり測定装置に関する一実施例につき説明する。

＜傾斜テーブル＞
図７（ａ）〜（ｃ）、および図８（ａ）〜（ｃ）に、本実施例の曲がり測定装置の傾斜テーブルの構成を示す。

この傾斜テーブルは、丸棒材ワーク（以下単にワークと称する）Ｗを転動させる主要部をなすレール３をベース９上に支持して成る。

図示の傾斜テーブルは、図１４（ａ）〜（ｈ）に各々示すような、市販の丸棒、ブラケット、サポータ、構造材などの機械部品（たとえばアルミニウムその他の金属製）をそのまま、あるいは一部改造することにより用いて組み立てることができる。

特に傾斜テーブルの主要部をなすレール３、３…は、丸棒（あるいは丸パイプ）から構成しており、入手、特に必要な精度のものを用意するのは容易である。また、丸棒のような円形断面のレール３を用いることにより、レール３はこの上で転動するワークＷと理想的な条件下では、１点で接触することになる。このため、本実施例の傾斜テーブルはたとえば定板式のような傾斜テーブルに比して油膜やごみの影響を受け難く、良好な測定精度を得ることができる。

また、このような組立式による構造は、たとえば定板を購入して加工したり、切削、研磨して製造するよりも簡単に作成でき、各部品の保証された精度範囲内で目的の精度を達成でき、また、調整によって精度範囲を達成するのも容易である。図１４（ａ）〜（ｈ）の各部材については、以下で必要に応じて説明する。

図７（ａ）〜（ｃ）、および図８（ａ）、（ｂ）において、符号９はベースである。ベース９は、図１４（ｅ）に示すようなアルミ構造材で、これを後述の井の字を基本とする形状に組合せてたとえばビス（不図示）止めなどにより固定したものである。ここでは、ベース９を構成するアルミ構造材として、ナットやボルトヘッドなどを収容できる形状に肉抜きした角棒状のアルミ構造材を図示しているが、ベース９としては角棒状、チャネル形状のような他の形状のものを用いることができる。

図示の傾斜テーブルは、ベース９上に、複数のレール支持部２００により、レール３を支持する。図７（ａ）では、３本のレール３を６個のレール支持部２００で支持する構成を示しているが、レール３の本数は最低２本あればよく、また、図示の３本以上のレール３を設けるべく、同様の構造を増加させた構造を用いてもよい。

ワークＷは、矢印の方向に転動してレール３上を各レール３とは直角な方向に移動する。図７（ｂ）の側面図に示すように、レール３〜ベース９の傾斜テーブルは、製造ないし加工プラント内の所定位置に、不図示の支持部材などを介して傾斜して配置される。

これによりワークＷは自重によってレール３、３…上を転動しつつ移動する。ここで、ワークＷの移動方向に狂いが出ないよう、傾斜テーブルは、後述の各部の精度が選択、調整され、所定の精度範囲内でレール３上部のワークＷとの接触部が平行性を保ち、かつほぼ同一平面内に収まるよう各部を組み上げ、そして設置されるのはいうまでもない。

レール３の傾斜は、ワークＷの移動速度が後述の曲がり測定や製造ないし加工工程上、都合のよい範囲を超えないよう、選択される。図７（ｂ）は傾斜を誇張して示してあり、実際の傾斜はもっと小さくてもよい。レール３、および後述のメインシャフト１などには、丸棒、特に精度の高いスライドシャフトを使用する。

なお、本実施例では、丸棒材のワークＷがレール３、３…上を転動しつつ移動できればよく、要はレール３、３…が重力面に対して所定の傾斜を有していればよい。この条件は、組み上げた傾斜テーブル全体を傾斜して配置する、あるいは、後述の傾斜テーブルを構成する部材（たとえばレール接続金具７など）の組み付け状態を調整することによっても達成することができる。

図７（ａ）の構造では、レール１本について、レール３の前、後（ないし上流側、下流側）の異なる２つの部位をそれぞれ支持する２つのレール支持部２００を用いている。

以下、３本のレール３の同一部位を支持するレール支持部２００を同じ「列」に属するものとして取り扱うものとすると、図７（ｂ）および（ｃ）に示すように、３本のレール３の同一部位を支持する３つの同列のレール支持部２００、２００、２００は、ワークＷとほぼ平行に走る２本のベース９、９およびメインシャフト１を基本とする構造によって結合されている。

また、同じレール３を支持する異なる２列に属する前、後のレール支持部２００、２００は、上記２本のベース９、９のさらに下部に配置されたベース９、およびメインシャフト１とほぼ直交する方向に支持固定され、レール３、３、３をそれぞれ支持する支持シャフト２によって連結されている。なお、この支持シャフト２は後述の測定部（１０）の支持部材としても配置される。

レール支持部２００は、図７（ｃ）のように、符号２〜８で示す各部材により構成される。ここで図８（ａ）〜（ｃ）を参照してレール支持部２００の詳細な構造につき説明する。

図８（ａ）は、ワーク上流側、下流側の２つのレール支持部２００、２００の構造をより側面方向から詳細に示している。ここでは特に、右側のレール支持部２００は一部透視状態で図示してある。ワーク上流側、下流側のそれぞれ同じ列のレール支持部２００、２００もそれぞれ同様に構成されるのはいうまでもない。

図示のように、紙面に垂直な方向に走る２本のベース９、９上には、シャフトサポータ４により、メインシャフト１が結合されており、上記ベース９、９上とメインシャフト１により、同じ列のレール支持部２００どうしが結合される。

シャフトサポータ４（後述のシャフトサポータ５、６、１１なども同様）は、図１４（ａ）に示すように、ほぼＴ字型の形状で、中心部にメインシャフト１を支持する割り付きの透孔４ｂを有し、締め付けボルト４ａにより締め付けることによりメインシャフト１を固定する。シャフトサポータ４は下部のフランジ部分の透孔を介してビス／ナット止め（以下、単にビス止めと称する）によりベース９、９に固定される。

なお、本実施例では、ベース９に所定径のナットなどを収容できる形状に肉抜きした角棒状のアルミ構造材を用いているので、シャフトサポータ４は、メインシャフト１上のどの位置にも固定でき、長尺のワークなどにも容易に対応できる。

シャフトサポータ４は、レール支持部２００の１つあたり２個用いられ、シャフトサポータ４、４の間には図８（ｂ）の正面図に示すように、シャフトサポータ４と同一構造のシャフトサポータ５、５が倒立状態で固定されている。このシャフトサポータ５、５のフランジ部分には、シャフトサポータ６、６がビス止めにより固定されている。

シャフトサポータ６、６は、上流／下流側のレール支持部２００を連結する支持シャフト２を支持する。シャフトサポータ６、６は、支持シャフト２の径に合せ、たとえば、シャフトサポータ４、５よりも小さい内径を有するものとする。

シャフトサポータ６、６は、レール接続金具７、レール固定金具８を介して、レール３を支持する。レール接続金具７は、図１４（ｂ）に示すようないわゆる片側ボスなどと呼ばれる部品で、上下の径の異なる円筒形状で、その大径部には、支持シャフト２を貫通させる割り付きの透孔７ｂと、締め付けボルト７ａが設けられている。レール接続金具７の小径部は、レール固定金具８と結合される。

レール固定金具８（後述の測定バー固定金具１５も同様）は図１４（ｃ）に示すように、合せたときにそれぞれＴ字型に交差する丸穴を形成する切り欠き８ｂ、８ｃを有する２分割の固定金具で、２枚合せの各部を連結するための締め付けボルト８ａを４本有する。

本実施例では、図８（ｃ）に拡大して示すように、レール接続金具７の小径部を切り欠き８ｂに収容し、レール３を切り欠き８ｃに収容して、各締め付けボルト８ａで固定することにより、レール支持部２００が完成する。

なお、市販の固定金具の多くは、たとえば図１４（ｆ）の固定金具１６のように図の下部の切り欠き８ｃが端部より内側に切削されているが、本実施例のレール固定金具８では、レール３の上部を（たとえばその直径の１／３程度を）レール固定金具８の端部より図示のように露出させる必要があるため、図１４（ｆ）の固定金具１６のような部材の端部を切削することにより作成することができる。

＜測定部＞
図９（ａ）〜（ｄ）、図１０（ａ）、（ｂ）、および図１１（ａ）、（ｂ）に丸棒材ワークＷの曲がり量を測定する測定部の構造を示す。

本実施例では、測定部１０は、図１１（ａ）に上面から、また図１１（ｂ）に正面から示すように、３列のレール３、３、３の中間部に２つ設けている。測定部１０は、測定部支持部２０１、２０１に支持された支持シャフト２によって支持される。なお、測定部１０の個数はこれに限定されるものではなく、上述のようにより大規模な構造で３列を超えるレール３が設けられる場合には、より多数の測定部１０を設けてもよい。

測定部１０は、矩形のベース板１０ａ上に、図９（ａ）〜（ｄ）、図１０（ａ）、（ｂ）に各部材を後述のように組み付けることにより構成される。そして、図１０（ａ）、（ｂ）、および図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、測定部１０は、そのベース板１０ａの背面側でシャフトサポータ１１を介して測定部支持部２０１、２０１に支持された支持シャフト２に固定、支持される。シャフトサポータ１１は、ビス（ボルト）２４を介して測定部１０のベース板１０ａの背面に固定される。

測定部１０を支持する測定部支持部２０１の構造は、レール支持部２００の下部構造と同じである。すなわち、測定部支持部２０１は、レール接続金具７、およびレール固定金具８を除いたレール支持部２００と同等と考えてよく、メインシャフト１と結合するシャフトサポータ４、５と、その上部の支持シャフト２と結合するシャフトサポータ６から構成される。

図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、測定部１０のベース板１０ａ上には、各々２個のリニアベアリング２０、２０を介して丸棒材からなる垂直バー１３、１３が２本、摺動自在に支持される。

リニアベアリング２０は図１４（ｇ）に示すようなブロック状の形状であり、リニアベアリング２０内部には、図９（ｂ）に一部透視状態で示すように、軸受用のボール（ないしローラなど）が収容されている。リニアベアリング２０は、そのフランジ部（図１４（ｇ）では省略）によって、ベース板１０ａにビス止め固定される。このリニアベアリング２０、２０には高精度のものを使用し、垂直バー１３、１３はガタなどなく、垂直方向に摺動自在に支持される。

垂直バー１３の上部には、測定バー固定金具１５を介して測定バー１２が固定されている。測定バー固定金具１５は、レール固定金具８と同様（図１４（ｃ））の部材であり、切り欠き８ｃの部分から測定バー１２を一端から露出させるよう、この一旦を切削してある。また、測定バー１２は丸棒材から構成され、両端部をワークＷの移動を妨げないようにテーパー状に切削してある。

垂直バー１３には、２つのリニアベアリング２０、２０の中間位置において、ビス止めによりバネ当て１８が固定されている。バネ当て１８は、図１４（ｄ）に示す後述の測定センサ当て１７と同様に、割り付きの透孔１７ｂと締め付けボルト１７ａを有する構造である。

バネ当て１８と下部のリニアベアリング２０の間には、スプリング１９が弾装されており、スプリング１９の弾性力により各測定バー１２は上方へ付勢されている。ただし、スプリング１９の弾性力は、ワークＷが測定バー１２上を通過する時に、ワークＷの重量によって降伏する程度の大きさとする。

垂直バー１３、１３の下端部には、水平バー固定金具１６、１６が固定されている。水平バー固定金具１６は、図１４（ｆ）に示すように、レール／測定バー固定金具８、１５と同等の固定金具であるが、レール／測定バー固定金具８、１５のように一端を切削しておらず、切り欠き１６ｃは金具内部を貫通するようになっている。この切り欠き１６ｃによって、水平バー固定金具１６は左右の垂直バー１３、１３の下端部と固着される。

また、左右の水平バー固定金具１６、１６間には、切り欠き１６ｂによって丸棒材からなる水平バー１４が固定されている。水平バー１４の中央には、測定センサ当て１７が固定されている。測定センサ当て１７は、図１４（ｄ）のように割り付きの透孔１７ｂと締め付けボルト１７ａを有する構造である。

測定部１０のベース板１０ａの下部には、測定センサ当て１７に対向して、測定センサ２１が測定センサ固定金具２２によって固定されている。測定センサ２１のスピンドル（プローブ）は、測定センサ当て１７と当接するように配置される。測定センサ２１は、水平バーの上下動を検出するもので、たとえば電磁誘導方式など任意の検出方式によるリニアゲージヘッド（接触式変位センサ）を用いて構成することができる。

以上のように、測定バー１２を支持、案内することにより、測定バー１２を精度よくスムーズにレール３上を転動するワークＷに対して従動させることができる。

特に、測定バー１２は、クリアランスの小さい高精度なリニアベアリング２０、２０を介してベース板１０ａ上に摺動自在に支持された２本の垂直バー１３、１３に支持され、さらに垂直バー１３、１３は下部において水平バー１４により連結されている。したがって、測定バー１２、垂直バー１３、１３、および水平バー１４は、強固な４角形の支持構造を保ったまま、高精度のリニアベアリング２０、２０を介して上下方向に移動し、これにより、丸棒材ワークＷと接触して上下方向に移動する間、測定バー１２はレール３に対してほぼ平行状態を保ちながら移動するよう案内される。

すなわち、ベース板１０ａ上に配置されたリニアベアリング２０、２０、垂直バー１３、１３、および水平バー１４は、測定バー１２が丸棒材ワークＷと接触して上下方向に移動する間、測定バー１２をレール３に対してほぼ平行状態を保ちながら移動するよう案内する平行移動手段を構成する。

なお、測定バー１２、垂直バー１３、水平バー１４には、メインシャフト１、支持シャフト２、レール３などと同様、精度の高いスライドシャフトを使用する。

ここで、図９（ａ）、（ｂ）は、ワークＷが測定バー１２を通過する前の状態を示し、図９（ｃ）、（ｄ）は、ワークＷが測定バー１２上を通過中の状態を示している。

ワークＷが測定バー１２を通過していない状態では、図９（ａ）、（ｂ）のようにスプリング１９、１９の付勢力により測定バー１２は水平バー固定金具１６とリニアベアリング２０が当接する上端位置にある。この測定バー１２の位置（上死点）は、好ましくは、図示のように測定バー１２の上部がわずかにレール３の上部を超える程度とし、この条件を形成できるよう各部の寸法ないし組み付けを調節しておくものとする。また、この測定バー１２の上死点では、水平バー固定金具１６とリニアベアリング２０が当接し、両者の間隔ｄは０である。

ワークＷが測定バー１２を通過中の状態では、図９（ｃ）、（ｄ）のようにワークＷの重量により測定バー１２が下方に押下され、垂直バー１３、１３が平行を保ったまま降下し、水平バー固定金具１６とリニアベアリング２０の間隔ｄは、測定バー１２の降下量に応じた値となる。

したがって、測定センサ２１を介してワークＷが測定バー１２を通過中の間隔ｄの変動、すなわち、測定バー１２の移動量を測定することによって、ワークＷの曲がり量（変形量）に対応する物理量を測定することができる。なお、測定制御系の構成例については、後で詳しく説明する。

また、曲がり測定は、毎回、ワークＷが測定バー１２の特定の測定区間内を通過中の状態において実施するのが好ましい。このため、たとえば、図１１（ａ）に符号３１、および３２で示すような測定バー１２の全長より内側の特定位置にそれぞれ測定開始センサおよび測定終了センサを配置し、ワークＷが測定開始センサ３１を通過してから測定終了センサ３２を通過するまでの期間において、測定処理を行うようにする（後述の図１６参照）。

すなわち、測定開始センサ３１は、ワークＷがレール３上の測定区間に進入したことを検出し、測定終了センサ３２は、前記丸棒材が前記レール上の前記測定区間から脱出したことを検出し、これら測定開始センサ３１および測定終了センサ３２の出力に応じて測定センサ２１の出力を曲がり測定に用いるか否かを決定する。

なお、測定開始センサ３１および測定終了センサ３２で画成される測定区間の長さは、理論的には平均的な（あるいは最小の）直径の丸棒材ワークＷが最低１回転、転動する長さとすれば曲がり測定は行えるが、実際には、余裕を見て同直径の丸棒材ワークＷがたとえば少なくとも１回転以上転動する長さとするとよい。

測定開始センサ３１、および測定終了センサ３２はたとえば、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように配置する。図１２（ａ）は、測定開始センサ３１、および測定終了センサ３２の配置位置の一例を、正面側から図示している。図１２（ａ）において、符号３１ａおよび３２ａはそれぞれのセンサの出力を伝送するためのケーブルを示している。

測定開始センサ３１、および測定終了センサ３２にはたとえば近接センサ（磁気センサなどから成る）を用いる。なお、図１２（ａ）では、図１１（ａ）の符号（３１、３２）とは多少異なる配置位置を採用しているが、測定開始センサ３１、および測定終了センサ３２が測定バー１２の全長より内側の特定位置にそれぞれ配置される点では図１１（ａ）と同等である。

測定開始センサ３１、または測定終了センサ３２は、たとえば図１２（ｂ）に示すように、支持シャフト２上の特定位置にセンサ固定金具３４（図１４（ａ）、（ｈ）のような固定金具と同等の構造を有する）、およびＬ字型のブラケット３３を介して固定するものとする。

なお、測定バー１２には、図１３に示すように長尺のものを用いてもよい。図１３では、図１２と同等の位置に測定開始センサ３１、および測定終了センサ３２を配置しているが、このように長い測定バー１２を用いる場合には図１３に示す位置よりも、もっと測定バー１２の端部に近い位置に配置することもできる。このような構造により、たとえば、ワークＷの上述の１回転の範囲を超える複数回転の範囲を測定区間とすることができ、ワークＷの複数回転の転動動作を平均的に測定部１０の測定結果に作用させることができるようになる。

＜測定制御系＞
図１５は、上記の傾斜テーブル、および測定部から成る曲がり測定機構とともに用いられ、曲がり測定装置を構成する測定制御系の構成を示している。

図１５において符号２１、２１は、上記の測定センサ２１、２１に相当する。これら測定センサ２１の出力は、各々測定センサコントローラ６８に入力される。測定センサコントローラ６８は、たとえば測定センサ２１を構成するリニアゲージヘッドとともに用いるよう構成されたリニアゲージカウンタのような機器を用いることができる。この種のリニアゲージカウンタは、公差判定出力、リミット出力、ピーク（最大値、最小値、振れ）出力などの出力信号を得ることができ、また、出力信号の信号形式としてはシリアルＢＣＤ、アナログ、デジマチックなど種々の信号形式を用いることができる。

測定センサコントローラ６８、６８の出力は、曲がり測定装置制御部７１に入力される。曲がり測定装置制御部７１は、たとえばＰＬＣ（シーケンサ）７０などを用いて構成することができ、
測定センサコントローラ６８、６８と曲がり測定装置制御部７１の間のインターフェースには、シリアルＢＣＤ、アナログ、デジマチックなどの信号形式のうち、適当な信号インターフェースを用いることができる。

曲がり測定装置制御部７１には、データ記録、および曲がり測定装置制御部７１のプログラミング制御などのためにパソコン６９を接続する。曲がり測定装置制御部７１〜パソコン６９のインターフェースには、ＵＳＢやシリアルポートなど任意のインターフェースを用いることができる。

後述の測定手順は、曲がり測定装置制御部７１の測定プログラムとしてパソコン６９で作成し、曲がり測定装置制御部７１にダウンロードしたり、また、可能であればパソコン６９側から曲がり測定装置制御部７１を制御するコマンドを送信することなどにより実施することができる。

さらに、曲がり測定装置制御部７１は、ワークＷの現在位置などを検出する近接スイッチ類６５からワークＷの位置情報などを入力する。近接スイッチ類６５には、上記の測定開始センサ３１、測定終了センサ３２が含まれる。また、曲がり測定装置制御部７１は、不図示の操作キーやスイッチなどから成る操作スイッチ類６４から、オペレータの操作情報を入力する。たとえば、測定処理全体の開始や終了は、操作スイッチ類６４から指示される。

また、曲がり測定装置制御部７１には、出力手段として、７セグメントＬＣＤあるいはＬＥＤなどを用いた表示器６１、６１（…）、シグナルタワー６２、マーカー６３などを接続してあり、これら出力手段として、測定処理に関する情報の表示出力に用いられる。

さらに、曲がり測定装置制御部７１は、不図示の製造ないし加工プラントの搬送部の動作例えば、良品と不良品の搬送方向の切り換えなどを制御することができるものとする。また、上述した測定機構へのワークＷの搬入を制御する機能を有していてもよい。

また、曲がり測定装置制御部７１は、曲がり測定結果に応じて良品処理（６６）、および不良品処理（６７）を行なう製造／加工プラント内の各ステーションに制御信号を送信できるものとする（あるいは直接良品処理（６６）、および不良品処理（６７）を制御する）。

図１６は、上記の曲がり測定システムで行なう曲がり測定処理手順の流れを示している。以下、図１６を参照して、上記の曲がり測定装置における丸棒材ワークの曲がり測定処理につき説明する。図１６では説明を容易にするために、測定センサ１つのみを用いた処理を示すものとする。

図１６のステップＳ２においては、不図示の製造ないし加工プラントの搬送部によって、ワークＷを上記傾斜テーブルを含む測定位置に供給する。

ステップＳ４では、測定開始タイミングを検出する。測定開始タイミングは、測定開始センサ３１がレール３上を転動してきたワークＷを検出することにより指示される。測定開始センサ３１がワークＷを検出していない間は、ノードＳ３にループして、測定開始タイミングを待つ。

測定開始タイミングを検出すると、ステップＳ５において、測定センサコントローラ６８のデータリセットを行い、その後、ノードＳ６〜ステップＳ１５のループで測定処理を行う。

まず、ステップＳ７では、測定センサコントローラ６８、６８から測定センサ２１、２１の検出情報を反映した測定データを取り込む。ここでは、上述の水平バー固定金具１６とリニアベアリング２０の間隔ｄとして検出される測定値の最大値（ＭＡＸ）と、最小値（ＭＩＮ）をそれぞれ取り込む（ステップＳ８、およびＳ１１）。最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）は、測定センサコントローラ６８、６８が連続測定してホールドした値を取り込むか、あるいは測定センサコントローラ６８、６８がアナログ値として出力される測定値を監視することにより最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）として検出する。

間隔ｄの最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）を検出した場合（ステップＳ８、Ｓ１１）には、それぞれメモリ内の最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）のデータ値を更新する（ステップＳ９、Ｓ１２）。最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）を検出していない場合にはメモリ内の最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）のデータを更新せず、ノードＳ１０またはノードＳ１３に進む。

ステップＳ１４では、ワークＷの曲り値（に相当する量）を演算し、メモリの所定領域にホールドする。ここで、ワークＷの曲り値（に相当する量）を演算する最も簡易な演算方法は、測定開始〜終了タイミング間における測定バーの移動量、すなわち、上記のようにしてメモリにホールドした最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）の差（［ＭＡＸ］−［ＭＩＮ］）を演算する手法である。

なお、上述の最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）の差や曲り値などの現在値は、たとえば表示器６１でリアルタイム表示することができる。

ステップＳ１５では、測定終了タイミングを検出する。測定終了タイミングは、測定終了センサ３２がワークＷの通過を検出することにより決定する。測定終了センサ３２がワークＷの通過を検出していなければ、ノードＳ６にループして上記の処理を繰り返す。

測定終了センサ３２がワークＷの通過を検出すると、ステップＳ１６において、ステップＳ１４において上述のように演算した最終の曲がり値をホールドし、ステップＳ１７ではその曲がり値を判定する。ここでは、検出した曲がり値が所定範囲（たとえば、０〜上限のしきい値によりあらかじめ定義される曲がり値の範囲）内にあれば該当のワークＷを良品と判定し、そうでなければ不良品として判定する。

そして、測定位置を通過した該当のワークＷが良品であればステップＳ１８で良品処理を、また、不良品であればステップＳ１９において不良品処理を行い、ノードＳ２０に移行する。

さらにステップＳ２１では、ロット終了か、すなわち、一定の数のワークＷの測定を終了したか否かを判定し、ロット終了であれば測定処理を終了（ステップＳ９９）し、ロット終了でなければノードＳ１にループして次のワークＷの測定処理を行う。ロット終了を判定するための一定の数のワークＷの数などの条件は、あらかじめパソコン６９や操作スイッチ類６４などを介して数値を入力することなどにより不図示のダウンカウンタなどに設定しておくものとする。そして、このダウンカウンタはステップＳ２１の判定を行う前に良品または不良品処理（ステップＳ１８、Ｓ１９）の終了に応じてカウントダウンし、この場合、ステップＳ２１では該ダウンカウンタの値が０になったか否かを判定すればよい。

以上のようにして、製造ないし加工プラントの一部に傾斜テーブルおよび測定部を配置し、製造ないし加工工程中に丸棒材のワークＷの曲がり測定を行い、曲がり値に応じて良品処理または不良品処理を行うことができる。

なお、上記の図１６では、測定センサ１つのみを用いた処理を例示したが、上述のように複数の測定センサ２１が設けられる構造では、複数の測定センサ２１から得られた曲り値（に相当する量）を組み合わせて曲り測定を行ない、得られた曲り測定結果に応じて測定制御を行なうことができる。たとえば、複数の測定センサ２１に関して上記ステップＳ１４、Ｓ１６において曲り値（に相当する量）を演算し、ホールドするようにし、ステップＳ１７において、曲がり値判定を行う際に、各曲り値（に相当する量）を適宜組み合せて用いる。たとえば、この複数の測定センサ２１から得られた測定値の組み合せには、各曲り値（に相当する量）を算術平均して得た平均値により曲がり値判定を行う、各曲り値（に相当する量）から得られる標準偏差などの統計量に基づき曲がり値判定を行う、各曲り値（に相当する量）中の最大値や最小値を用いて曲がり値判定を行う、などの種々の手法が考えられる。

以上に説明したように、本実施例によれば丸棒材のワークＷを転動させる傾斜テーブルの下部に測定部１０を配置して成る基本構成を採用しているので、丸棒材の製造ないし加工プラント中に、他の処理ステーションの配置や動作に影響を与えることなく、容易に曲がり測定装置を配置することができる。

たとえば、丸棒材ワークＷを測定区間に進入、脱出させるために特別な態様で移動させる必要がなく、ワークＷの測定区間への進入、測定区間内の移動、測定区間内からの脱出を行うための特別な機構（たとえば従来のプッシャーなど）を必要とせず、傾斜テーブルのレール上でワークＷを転動させるよう、搬入するだけで曲がり測定を行うことができる。また、測定対象の丸棒材ワークＷの直径などの条件によって制約を受けることなく、ワークＷの直径が変更になっても余計な段取りを必要とせず曲がり測定を行なうことができる。すなわち、本実施例によれば、製造ないし加工過程中で転動しつつ移動する丸棒材の曲がり測定を製造ないし加工過程中で簡単安価な構造により精度よく実施することができる、という優れた効果がある。

本実施例の作用効果をより具体的に列挙すればたとえば以下の通りである。

ワークＷの測定区間への進入、測定区間内の移動、測定区間内からの脱出を行うための特別な機構（たとえば従来のプッシャーなど）を必要としないことから、モータやシリンダ等の駆動機器がを必要とせず構成が簡単安価である。また、重力を利用して丸棒材ワークを転動させる方式であるから、ワークを測定区間内で転動させることが可能なスペースがあれば、製造／加工プラント内のどこでも設置できる。

自動的な曲がり測定および良品／不良品処理が可能であり、検査員が不要であり、少なくともワークの１回転程度の区間で測定を行え、測定時間が短いので製造／加工プラント内のラインスピードを落とす必要がなく、このため、既存の加エラインに組み込み易い。また、良品／不良品処理が可能へのフィードパックを高速で行うことができ、曲がり不良品の大量発生を防げる。また、ワークＷはレール３と測定バーの上を転がるだけなので、ワークＷの直径が変わっても調整等の段取りの必要がない。

図１５のパソコン６９にデータを取り込むことで、さらなるデータ収集やグラフ表示を自動的に行うことができる。曲がり値や良品／不良品処理結果に関する情報を統計データとしてデータベースに蓄積することなどにより、さらに詳細な解析が可能となり、また、パソコン６９からさらにネットワークなどを介して他の機器に曲がり値や良品／不良品処理結果に関する情報を転送することができる。

本実施例では、各部に既存の機械部品を利用した組み立て構造を採用しているので、柔軟性がある。たとえば、レール３の間隔は、シャフトサポータ４、シャフトサポータ５を移動することで容易に変更できる。また、傾斜テーブルの長さ延長は、メインシャフト１とベース９を変更すれば簡単に変更できる。また、傾斜テーブルの幅は、支持シャフト２、レール３の長さを変えることで簡単に変更できる。レール３を簡単に増減できる他、測定部１０は、支持シャフト２を介して支持されているので、位置の変更や増設、撤去が容易である。また、測定パー１２の芯高変更は、水平バー１４の位置変更で簡単にでき、スプリング１９の強さは、バネ当て１８の位置変更で簡単にできる。

また、本実施例では簡単安価に構成な機構を採用しており、故障が少なく、メンテナンスも容易である。レール３は丸棒なので、ワークＷの転動面（線）にはゴミやホコリが付きにくい。また、万一、レール３のワークＷの転動面（線）が磨耗したりキズがついてしまった場合はレール３を少し回転させて、正常な円周面を使用することができる。

本実施例の曲がり測定装置は高精度化が容易であり、メインシャフト１やレール３や測定バー１２などは丸棒なので他の形状に比べて真直性が出しやすく、機構全体の精度を高く保つのが容易である。また、測定部１０にはリニアベアリング２０を使用しているので、縦方向の摩擦抵抗が非常に小さく、軽い負荷でも測定可動部（１２〜１８）は軽く上下動することができ、このためワークWが細くても軽くても、問題なく曲がり測定が可能である。

本実施例の曲がり測定装置は既存の機械部品を組み合せて構成されており、ほぼすべての組み付け部に関してドリルやネジ切り、タップがほとんど不要で、未熟練者でも簡単に組み立てることができ、部品加工がほぼ不要で短時間で製作することができ、簡単安価である。

なお、本実施例で示した測定部１０はワークが転がりながら進行する設備なら上述とは異なる他の傾斜テーブル以外の設備おいても利用することができる。また、測定センサ２１としては、接触式変位センサ（リニアゲージヘッド）以外に、レーザ変位センサや渦電流式変位センサ等の非接触式変位センサを用いることができ、この場合測定センサ当て１７は省略してもよく、直接特定の部材、たとえば測定バー１２や水平バー１４の所定部位の変位を非接触式変位センサにより検出すればよい。

従来の曲り測定方式を示した正面図である。従来の曲り測定方式を示した側面図である。従来の曲り測定装置の構造を示した正面図である。従来の曲り測定装置の構造を示した側面図である。従来の異なる曲り測定装置の構造を示した説明図である。従来の異なる曲り測定装置の構造を示した説明図である。従来の異なる曲り測定装置の構造を示した説明図である。従来の異なる曲り測定装置の構造を示した説明図である。本発明を採用した曲り測定装置の傾斜テーブルの平面図である。本発明を採用した曲り測定装置の傾斜テーブルの側面図である。本発明を採用した曲り測定装置の傾斜テーブルの正面図である。本発明を採用した曲り測定装置のレール支持部の側面図である。本発明を採用した曲り測定装置のレール支持部の一部拡大図である。本発明を採用した曲り測定装置のレール支持部の一部拡大図である。本発明を採用した曲り測定装置の測定部の正面図である（測定前）。本発明を採用した曲り測定装置の測定部の側面図である（測定前）。本発明を採用した曲り測定装置の測定部の正面図である（測定中）。本発明を採用した曲り測定装置の測定部の側面図である（測定中）。本発明を採用した曲り測定装置の測定部の装着状態を示した平面図である。本発明を採用した曲り測定装置の測定部の装着状態を示した正面図である。本発明を採用した曲り測定装置の傾斜テーブルへの測定部の装着状態を示した平面図である。本発明を採用した曲り測定装置の傾斜テーブルへの測定部の装着状態を示した正面図である。本発明を採用した曲り測定装置の測定開始センサおよび測定終了センサの装着状態を示した説明図である。本発明を採用した曲り測定装置の測定開始センサおよび測定終了センサの装着状態を示した説明図である。本発明を採用した曲り測定装置の異なる測定バーの構造を示した説明図である。本発明を採用した曲り測定装置を構成する各機械部品の構造を各々示した説明図である。本発明を採用した曲り測定装置の測定制御系の構成を示したブロック図である。本発明を採用した曲り測定装置の測定制御手順の流れを示したフローチャート図である。

符号の説明

Ｗワーク
１メインシャフト
２支持シャフト
３レール
４〜６シャフトサポータ
７レール接続金具
８レール固定金具
９ベース
１０測定部
１２測定バー
１３垂直バー
１４水平バー
１５測定バー固定金具
１６水平バー固定金具
１７測定センサ当て
１８バネ当て
１９スプリング
２０リニアベアリング
２１測定センサ
２２測定センサ固定金具
３１測定開始センサ
３２測定終了センサ
３３ブラケット
３４センサ固定金具
６２シグナルタワー
６３マーカー
６４操作スイッチ類
６５近接スイッチ類
６８測定センサコントローラ
６９パソコン
７１曲がり測定装置制御部
２００レール支持部
２０１測定部支持部

Claims

所定間隔を隔てて平行、かつ重力面に対して傾斜して配設された少なくとも２本のレールを含み、前記レール上で丸棒材を転動させる傾斜テーブルと、
前記丸棒材が少なくとも１回転以上転動する測定区間において前記丸棒材に対して下方から接触するよう前記レール間に前記レールとほぼ平行に配置された測定バーと、前記測定バーを上方に付勢する付勢手段と、前記レール上を転動する丸棒材に従動し前記付勢手段の付勢力に抗して上下方向に移動する前記測定バーの移動量を測定する測定センサから成る測定部と、
を有し、
前記丸棒材が前記レール上の前記測定区間内を転動し、移動する間、前記丸棒材と接触して上下方向に移動する前記測定バーの移動量に基づき前記丸棒材の曲がりを測定することを特徴とする丸棒材の曲がり測定装置。
請求項１に記載の丸棒材の曲がり測定装置において、前記レールが丸棒又は丸パイプで形成されていることを特徴とする丸棒材の曲がり測定装置。
請求項１または２に記載の丸棒材の曲がり測定装置において、前記傾斜テーブルは、べ一スと、前記べ一スに所定間隔を隔てて支持固定された少なくとも２本のメインシャフトと、前記メインシャフトとほぼ直交する方向に支持固定され前記レールを互いにほぼ平行に支持固定する少なくとも２本の支持シャフトと、を含むことを特徴とする丸棒材の曲がり測定装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の丸棒材の曲がり測定装置において、前記測定部は、前記測定バーが前記丸棒材と接触して上下方向に移動する間、前記測定バーを前記レールに対してほぼ平行状態を保ちながら移動するよう案内する平行移動手段を含むことを特徴とする丸棒材の曲がり測定装置。
請求項１に記載の丸棒材の曲がり測定装置において、前記丸棒材が前記レール上の前記測定区間に進入したことを検出する測定開始センサ、および前記丸棒材が前記レール上の前記測定区間から脱出したことを検出する測定終了センサを有し、前記測定開始センサおよび測定終了センサの出力に応じて前記測定センサの出力を曲がり測定に用いるか否かを決定することを特徴とする丸棒材の曲がり測定装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の丸棒材の曲がり測定装置において、前記測定部が測定した前記測定バーの移動量に応じて、前記丸棒材の曲がりを測定し、その測定結果に応じて当該の丸棒材に対して良品処理、または不良品処理のいずれを行うかを決定する測定制御手段を含むことを特徴とする丸棒材の曲がり測定装置。