JP2009257887A - 内周面測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】円の内径、真円度、周長を同時に算出でき、測定機器を回転させる必要がなく、自動化容易な内周面測定装置を提供する。
【解決手段】内周面測定装置は、軸方向における一方の端面を基準面１２とし、基準面１２が接するように円筒状の被測定部材である内輪１を載せるとともに、内輪１を回転させるターンテーブル２と、ターンテーブル２上における内輪１の位置を決めるためのシュー９と、内輪１の回転中心２１から内輪１の内周面１１までの距離を測定するレーザ測定器５とレーザ測定器５を内輪１の軸方向に移動させる測定器移動器６と、測定器移動器６の測定結果に基づき前記被測定部材内周面の内径、真円度および直角度を算出するマイコン７を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、内周面測定装置に関し、特に、軸受内輪の内径、真円度および直角度の測定に適した内周面測定装置に関する。

軸受装置の略円筒型の内輪は、通常、回転軸または固定軸（以下、単に「軸」と言う。）に内周面で固定して用いられるものであるため、内周面の形状が軸の外周面の形状に正確に適合していなければならない。軸は通常円柱状であり軸方向に垂直な断面は真円であるため、内輪の内周面の軸方向に垂直な断面も真円であることが必要である。また、内輪の内径は軸の外径に対応している必要がある。加えて、軸方向の端面に対して内輪の回転中心が垂直であることが必要であるため、回転中心の直角度も問題となる。従って、内周面の内径、真円度および回転中心の直角度を測定し、評価することが、内輪を検査する上で不可欠である。

回転中心の直角度を測定する測定装置としては、軸方向において、２箇所にそれぞれ１郡３個、併せて６個の変位センサを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１）。軸方向における２箇所において、測定する部材の内周面における３点の変位を測定することにより、内周面が形成する円の中心を算出し、この中心位置のずれにより、直角度が算出できると記載されている。

また、内径、真円度、周長を測定する測定装置としては、レーザービームを軸方向に発射し、測定する部材の内周面に反射板で反射させ、かつ、この反射板を回転することができる測定装置が提示されている（例えば、特許文献２）。軸方向における１箇所において、反射板を一回転させながら内周面までの距離を測定することにより、内輪の内周面の軸方向に垂直な断面の円の内径、真円度、周長を同時に算出できると記載されている。

更に、回転中心の直角度を測定する測定装置としては、測定する部材の外周面に接触するベルトにより測定する部材を回転させるとともに、内周面の位置を測定する測定手段（ダイヤルゲージ）を備えたものが提案されている（例えば、特許文献３）。測定する部材をベルトにより回転させつつ、ダイヤルゲージの測定子を内周面に押し当てることにより、軸心を基準とする直角度を測定することができると記載されている。
実開平０５−６３１４ 特開平０７−４３１１９ 特開２００７−２０５９９６

しかし、特許文献１に示された測定装置は、軸方向において、２箇所のみの測定によって、直角度を測定するため、精度に疑問が残る。また、軸方向における１箇所につき３点の変位を測定することにより、円の中心を算出しているため、内周面の測定箇所が真円でなければ、正確な中心点が算出されず問題である。更に、１箇所につき３点の変位を測定するのみであるため、当然のことながら真円度は測定することができない。

これに対して、特許文献２に示された測定装置は、反射板を一回転させながら反射板から内周面までの距離を測定することにより、内周面が形成する円の内径、真円度、周長を同時に算出できる。しかし、反射板の位置および取り付け角がわずかでもずれると反射板から内周面まで距離の測定精度が低下するため、測定器を高精度なものにすることが困難である。また、このままでは直角度の測定はできない。

更に、特許文献３に示された測定装置は、測定する部材の外周面に接触するベルトにより測定する部材を回転させるとともに、内周面の位置を測定するため、内周面が形成する円の内径、真円度、周長を同時に算出できる。また、測定手段（ダイヤルゲージ）を回転させる必要がない。しかし、測定する部材をベルトにより回転させるため、測定する毎に測定する部材にベルトをかける手間がかかり、自動化が困難である。

本発明はかかる実情を鑑みてなされたもので、円の内径、真円度、直角度を同時に算出でき、測定機器を回転させる必要がなく、自動化容易な内周面測定装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる内周面測定装置は、被測定部材を載せるとともに該被測定部材を回転させる回転台と、前記回転台上における前記被測定部材の位置を決めるための位置決め部材と、前記被測定部材の回転中心から被測定部材の内周面までの距離を測定する測定部材と、 前記測定部材を前記被測定部材の軸方向に移動させる測定部材移動部材と、前記測定部材の測定結果に基づき前記被測定部材内周面の内径、真円度および直角度を算出する算出回路を備える。

上記構成によると、被測定部材の回転中心から被測定部材の内周面までの距離を測定する測定部材を備えるため、被測定部材の回転中心から被測定部材の内周面の距離、即ち内径が測定できる。また、回転台によって円筒状の被測定部材を回転させつつ内径を測定し、測定結果を算出回路に送信することによって、測定部材の測定結果に基づき被測定部材内周面の真円度を算出することができる。更に、測定部材を被測定部材の軸方向に移動させる測定部材移動部材によって、測定部材を前記被測定部材の軸方向に移動させることができるため、軸方向における位置を変えて上記測定ができるので、算出回路によって、測定部材の測定結果に基づき直角度を算出することができる。従って、被測定部材の内径、真円度および直角度を同時に算出できる。

また、上記構成によると、測定部材を載せるとともに被測定部材を回転させる回転台備えるため、測定部材を回転させることなく内周面の測定が可能である。従って、高精度が要求される測定部材を回転させる必要がないため、上記従来の測定部材を回転機構により回転させる測定装置に比べて測定精度を容易に向上させることが出来る。

また、被測定部材を載せるとともに回転させる回転台と回転台上において被測定部材の位置を決めるための位置決め部材とを備えるため、被測定部材を容易に高精度に回転させることができる。

更に被測定部材を回転台に運び位置決め部材により位置決めするのみで、被測定部材を回転させることができるため、上記従来のように被測定部材を部材にはめ込んだり、被測定部材にベルト等の部材を取り付けたりする必要がなく、自動化が容易である。

本発明にかかる内周面測定装置の前記位置決め部材は、前記被測定部材の回転状態において、前記被測定部材の径方向において外方から前記被測定部材の外周面に摺接する摺接部材を備えることが好ましい。

上記構成によると、位置決め部材は、被測定部材の回転状態において、被測定部材の径方向において外方から被測定部材の外周面に摺接する摺接部材を備えるため、被測定部材を回転させた状態でこの摺接部材を摺接させることによって被測定部材の位置を決めることができる。つまり、回転台に接する底面（基準面）と摺接部材に摺接する外周面を基準に被測定部材を回転させつつ内周面を測定することができるため、内周面に歪みやがある場合においても、正確に内周面の測定が可能である。

本発明にかかる内周面測定装置は、前記測定部材が非接触式の測定部材であることが好ましい。

上記構成によると、測定部材が非接触式の測定部材であるため、測定部材が被測定部材の内周面に触れることがないため、被測定部材と測定部材との間に摩擦を生じさせない。従って、測定部との回転を妨げ、回転精度を下げることによる、測定精度の低下が、発生しない。また、測定部材および被測定部材の磨耗が生じない。更に、測定部材と被測定部材との接触による騒音が発生しない。

本発明によれば、円の内径、真円度、直角度を同時に算出でき、測定機器を回転させる必要がなく、自動化容易な内周面測定装置を提供することが可能となる。

本発明を具体化した内周面測定装置の一実施形態を図１〜図３を用いて、以下に説明する。
図１に示すように、測定物である内輪１を載せる回転台であるターンテーブル２は、回転装置３に直結されているため、回転装置３によって回転させられる。従って、ターンテーブル２に載せられた内輪１もターンテーブル２とともに回転する。図２に示すように、内輪１が回転した状態で、内輪１の径方向において外方（以下、単に、「外方」と言う。）から摺接部材であるシュー９を摺接させると、内輪１は径方向において内方（以下、単に、「内方」と言う。）に押され、ターンテーブル２の回転中心２１に位置決めされる。なお、シュー９はシューホルダー４に固定されており、このシューホルダー４を介して移動することにより、ターンテーブル２上の内輪1の位置を決める。即ち、シュー９およびシューホルダー４が内輪１の位置決め部材として機能する。

また、内輪１の内周面１１を測定する測定器であるレーザ測定器５は、長手方向をターンテーブル２の回転中心２１方向に向けたアーム５２の、軸方向において下方の先端部に取り付けられている。なお、レーザ測定器５は測定面５１を外方に向けられている。また、アーム５２の軸方向において上方はアーム５２を介してレーザ測定器５を軸方向において上方および下方に移動させるための測定器移動器６に取り付けられているため、レーザ測定器５は上方および下方に自在に移動させることができる。

更に、レーザ測定器５および回転装置３は算出回路として機能するマイコン７に信号線７１，７２によって接続されているとともに、レーザ測定器５の測定結果および回転装置３の回転数をマイコン７に送信する。マイコン７は例えばモニター画面などの出力装置８と信号線８１によって接続されているとともに、マイコン７による算出結果を出力装置８に送信し、出力装置に外部出力させる。

この内周面測定装置による内輪１の内周面１１の測定は以下のように行われる。まず、測定する内輪１の軸方向の２つの端面のいずれか１端面を基準面１２とするとともに、この基準面１２がターンテーブル２に接するように、ターンテーブル２上に内輪１が積載される。次に、ターンテーブル２を回転させることにより、このターンテーブル２に積載された内輪１を回転させる。続いて、外方より内輪１の外周面１３にシュー９が押し当てられると、内輪１が内方に押され、ターンテーブル２の回転中心２１に位置決めされる。従って、内輪１は軸方向においては基準面１２を基準として位置決めされ、径方向においては外径を基準に位置決めされる。続いて、軸方向において上方からレーザ測定器５が内輪１の内部に挿入される。なお上述のように、レーザ測定器５は測定面５１を外方に向けているため、内輪１の回転中心２１から内周面１１までの距離を測定することができる。また、内輪１は回転しているため、内周面全周に渡って連続的に回転中心２１から内周面１１までの距離を測定することが可能である。更に、測定装置は軸方向において移動することができるため、軸方向における複数の位置における回転中心２１から内周面１１までの距離を測定することも可能である。レーザ測定器５の測定結果は算出回路に送られ、回転装置３から送られた回転数のデータとあわせて計算することにより、軸方向における各位置の内径がまず算出される。また、内輪１が回転することにより生ずる内径の変化から内周面の真円度と円の中心位置が算出される。更に、図３に示すように、軸方向における位置を変えて円の中心位置を算出することにより、中心位置のずれが算出可能となるため、内周面の直角度が算出される。このようにこの内周面測定装置によって、被測定部材の内径、真円度および直角度を同時に算出することができる。

また、上述のように、基準面１２が接するように内輪１を載せるとともに回転させるターンテーブル２を備えるため、レーザ測定器５を回転させることなく内周面１１の測定が可能である。つまり、高精度が要求されるレーザ測定器５を回転させる必要がない。

また、内輪１をターンテーブル２上に載せるとともに、内輪１の位置を決めるためのシュー９を外方から摺接させて位置決めするいわゆるシューセンタレス方式であるため、被測定部材を高精度に回転させることができる。また、このシューセンタレス方式は旋削機等に広く使われる方式であり汎用技術である。そのため内輪１を高精度に回転させることが低コストで可能である。また、上記従来のように内輪１を部材にはめ込んだり、内輪１にベルト等の部材を取り付けたりする必要がないため、自動化が容易である。また、シューセンタレス方式は自動化された製造工程に容易に組み込むことが可能であるため、本実施形態にかかる内周面測定装置も自動化された製造工程に組み込むことができる。従って、内輪１の内周面の検査を自動化された製造工程中に組み込むことができ、製造後に内輪１の内周面の検査を行う場合に比べ検査効率が上昇する。

上記実施形態の内周面測定装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態にかかる内周面測定装置は、被測定部材の回転中心２１から被測定部材である内輪１の内周面１１までの距離を測定するレーザ測定器５を備えるため、内輪１の回転中心２１から内輪１の内周面１１までの距離、即ち内輪１の内径が測定できる。また、ターンテーブル２によって内輪１を回転させつつ内径を測定し、測定結果を算出回路たるマイコン７に送信することによって、レーザ測定器５の測定結果に基づき内輪１の真円度を算出することができる。更に、レーザ測定器５を内輪１の軸方向に移動させるレーザ測定器５移動部材によって、レーザ測定器５を前記内輪１の軸方向に移動させることができるため、軸方向における位置を変えて上記測定ができるため、算出回路によって、レーザ測定器５の測定結果に基づき直角度を算出することができる。従って、内輪１の内径、真円度および直角度を同時に算出できる。

（２）また、本発明にかかる内周面測定装置は、基準面が接するように円筒状の内輪１を載せるとともに、この内輪１を回転させるターンテーブル２を備えるため、レーザ測定器５を回転させることなく内周面１１の測定が可能である。従って、高精度が要求される測定部材であるレーザ測定器５を回転させる必要がないため、上記従来のレーザ測定器５を回転機構により回転させる測定装置に比べて測定精度を容易に向上させることが出来る。

（３）また、内輪１を載せるとともに回転させるターンテーブル２とターンテーブル２上において内輪１の位置を決めるための位置決め部材とを備えるため、内輪１を容易に高精度に回転させることができる。

（４）更に内輪１をターンテーブル２に運び位置決め部材により位置決めするのみで、内輪１を回転させることができるため、上記従来のように内輪１を部材にはめ込んだり、内輪１にベルト等の部材を取り付けたりする必要がないため、自動化が容易である。

（５）本実施形態にかかる内周面測定装置によると、位置決め部材１０は、内輪１の回転状態において、内輪１の径方向において外方から内輪１の外周面に摺接するシュー９を備えるため、内輪１を回転させた状態でこの摺接部材を摺接させることによって内輪１の位置を決めることができる。つまり、ターンテーブル２に接する基準面１２とシュー９に摺接する外周面１３を基準に内輪１を回転させつつ内周面１１を測定することができるため、内周面１１に歪みやがある場合においても、正確に内周面１１の測定が可能である。

（６）本実施形態にかかる内周面測定装置によると、測定部材が非接触式のレーザ測定器５であるため、レーザ測定器５が内輪１の内周面に触れることがないため、内輪１とレーザ測定器５との間に摩擦を生じさせない。従って、測定部材が内輪１の回転を妨げ、回転精度を下げることを原因とする測定精度の低下は発生しない。また、測定部材および内輪１の磨耗が生じない。更に、測定部材と内輪１との接触による騒音が発生しない。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態においては、出力装置としてモニターを使用しているが、他の構成でも良い。即ち、測定結果を出力するものなら特に限定されず、プリンターや電子記録媒体等であっても良い。また、他の測定機器と連動を図るなどの場合には、直接コンピュータに入力しても良い。

・上記実施形態においては、被測定部材として内輪１を用いているが、円筒状の部材であれば、被測定部材は特に限定されない。例えば、パイプ等の内周面も測定できる。

・上記実施形態においては、算出回路としてマイコン７を用いているが、他の構成であっても良い。例えば、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)など専用のプロセッサを用いて処理速度を上げることもできる。

・上記実施形態においては、測定器がレーザ測定器であるが、他の構成でも良い。例えば、測定精度が維持できるのであれば、磁気センサや超音波センサ、赤外線センサなどを使用することで低コスト化を図ることができる。

・上記実施形態においては、非接触式の測定器を用いているが、他の構成であっても良い。例えば、特許文献３に提示された測定装置において用いられているダイヤルゲージ等でも良い。

・上記実施形態においては、ターンテーブル上における内輪１の位置決めは内輪１の外方から内輪１の外周面に摺接するシュー９によって行っているが、他の構成であっても良い。例えば、磁気や圧縮空気を用いた非接触方式の位置決め部材を用いても良い。

本発明は、内周面測定装置に関し、特に、軸受内輪の内径、真円度および直角度の測定に適した内周面測定装置に関するため、軸受装置の検査に使用する内周面測定装置などに広く利用可能である。

本発明にかかる内周面測定装置の一実施形態について説明する図面であって、内周面測定装置の全体模式図である。 本発明にかかる内周面測定装置の一実施形態について説明する図面であって、回転台近辺を上方より見た平面模式図である。 本発明にかかる内周面測定装置の一実施形態について説明する図面であって、直角度測定方法を説明するための模式図である。

符号の説明

1…内輪（被測定部材)、２…ターンテーブル（回転台)、３…回転装置、４…シューホルダー、５…レーザ測定器（測定部材)、６…測定器移動器（測定部材移動部材)、７…マイコン（算出回路)、８…出力装置、９…シュー（摺接部材)、１０…位置決め部材、１１…内周面、１２…基準面、１３…外周面、２１…回転中心、５１…測定面、５２…アーム、７１，７２，８１…信号線。

Claims (3)

1. 被測定部材を載せるとともに該被測定部材を回転させる回転台と、
   前記回転台上における前記被測定部材の位置を決めるための位置決め部材と、
   前記被測定部材の回転中心から被測定部材の内周面までの距離を測定する測定部材と、
   前記測定部材を前記被測定部材の軸方向に移動させる測定部材移動部材と、
   前記測定部材の測定結果に基づき前記被測定部材の内周面の内径、真円度および直角度を算出する算出回路を備えることを特徴とする内周面測定装置。
2. 前記位置決め部材は、前記被測定部材の回転状態において、前記被測定部材の径方向において外方から前記被測定部材の外周面に摺接する摺接部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の内周面測定装置。
3. 前記測定部材が非接触式の測定部材である請求項１または２に記載の内周面測定装置。

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