JP2011069683A

JP2011069683A - 同心度測定装置

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Publication number: JP2011069683A
Application number: JP2009220110A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Matsunaga; 康寛松永; Hiroaki Tokunaga; 寛哲徳永
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2011-04-07
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: JP5306132B2

Abstract

【課題】外周面の断面が円形で、軸方向に延びる半円形断面の複数の溝を周方向に等間隔に形成した被測定物に対し、溝断面の中心点を連ねた仮想円の中心と、溝に挟まれたランド部外周の曲率中心との偏心量を正確に測定できる装置と方法を提供する。
【解決手段】被測定物Ｗをインデックス回転させ、各回転位置ごとに第１のテーブル可動板２４を進出させ、先端に配置した一対の球面接触子２１を２つの溝に押し当てる。第１のテーブル可動板２４上に進退自在に設けた第２のテーブル可動板４０ａを被測定物Ｗに付勢し、先端の変位測定先端部材４２をランド部外周に接触させる。球面接触子２１の中心位置を基準として、第２のテーブル可動板４０ａの進出位置からランド部外周の径寸法を測定し、各回転位置で測定されるランド部外周の径寸法の最大値と最小値の差から、仮想円の中心と、ランド部外周円の中心点との偏心量を求める。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば等速ジョイントの内輪等のように、外周面の断面形状が円形で、その外周面に断面が略半円形で軸方向に延びる複数の溝を周方向に等間隔に形成してなる被測定物に対して、その複数の溝の断面の中心点を連ねた仮想円の中心と、隣り合う溝に挟まれたランド部外周の曲率中心との偏心量を測定する同心度測定装置および同心度測定方法に関する。

従来、軸方向に外径の異なる円筒体とされた被測定物に対して同心度を測定する装置として、特許文献１に開示の装置が知られている。この同心度測定装置は、被測定物をＶブロックに押し付けてがたつきを防止した状態で、同心度の測定を行う。その同心度測定では、被測定物における同心度測定の必要な各円筒部に対して、これら円筒部の外周面に複数のセンサを接触させ、センサの接触部位の径方向位置を測定し、その測定データをデータ処理装置に記憶させる。以後、回転機構により被測定物を軸回りに９０度回転させるごとに、同様の測定およびデータ処理装置によるデータ記憶を繰り返す。このような測定を所定回数実施した後、データ処理装置に記憶させたデータを基にして演算を行い、測定対象の円筒部間の同心度を割り出す。

特開２００５−３４５１９５号公報

同心度測定の対象物として、外周面の断面形状が円形で、その外周面に断面が略半円形で軸方向に延びる複数の溝を周方向に等間隔に形成してなる製品がある。このような形状の製品の一例は、例えば自動車の駆動系統に接続されるドライブシャフトにおけるディファレンシャル側の等速ジョイントの内輪であり、この場合の溝は転動体の介在するトラック溝である。この場合の複数の溝の半円断面の曲率は同じである。また、この場合、外周面は周方向だけでなく、軸方向にも曲率を有する。このような被測定物に対して、その複数の溝の断面の中心点を連ねた仮想円の中心と、隣り合う溝に挟まれたランド部外周の曲率中心との偏心量を測定することが求められる。

しかし、上記形状の被測定物の場合、外周面に複数の溝を有し、しかも被測定物によっては外周面の周方向のみならず軸方向にも曲率を有する場合があるので、特許文献１に開示の同心度測定装置のように、Ｖブロックに被測定物を押し付けても、測定時に安定良く支持できない。また、上記同心度測定装置におけるセンサを、この被測定物の溝の底部に接触させるのはむずかしく、この同心度測定装置では正確な測定が困難である。

この発明の目的は、外周面の断面形状が円形で、その外周面に断面が略半円形で軸方向に延びる複数の溝を周方向に等間隔に形成してなる被測定物に対して、その複数の溝の断面の中心点を連ねた仮想円の中心と、隣り合う溝に挟まれたランド部外周の曲率中心との偏心量を正確に測定できる同心度測定装置および同心度測定方法を提供することである。

この発明の同心度測定装置は、外周面の断面形状が円形で、その外周面に断面が略半円形で軸方向に延びる複数の溝を周方向に等間隔に形成してなる被測定物に対して、その複数の溝の断面の中心点を連ねた仮想円の中心と、隣り合う溝に挟まれたランド部外周の曲率中心との偏心量を測定する同心度測定装置であって、
前記被測定物をその軸心回りに回転自在に支持する被測定物支持手段と、前記被測定物をその軸心回りに被測定物の溝配置角度ごとにインデックス回転させる被測定物回転手段と、被測定物の軸心に対して垂直な平面内で前記軸心に向けて進退自在とされ、被測定物に対向する先端位置に被測定物の隣り合う２つの溝の間隔に対応してこれら２つの溝に押し当て可能な一対の球面接触子を有する第１のテーブル可動板と、この第１のテーブル可動板を進退駆動するテーブル駆動手段と、前記第１のテーブル可動板上に第１のテーブル可動板と平行に被測定物の軸心に向けて進退自在でかつ被測定物に向けて付勢手段で付勢されて設けられ、前記一対の球面接触子に挟まれる位置で被測定物の隣り合う２つの溝に挟まれるランド部外周に接触可能な変位測定先端部材を有する第２のテーブル可動板と、この第２のテーブル可動板の後端に押し当てられる接触子を有し前記一対の球面接触子の中心位置を基準として、第２のテーブル可動板の進出位置から被測定物の前記ランド部外周の径寸法を測定する変位計と、前記被測定物回転手段により被測定物支持手段がインデックス回転されるごとに前記変位計で測定される前記ランド部外周の径寸法の最大値と最小値の差から、被測定物の隣り合う２つの溝に押し当てられる前記第１のテーブル可動板の一対の球面接触子の中心を連ねて形成される仮想円の中心と、前記ランド部外周円の中心点との偏心量を算出する偏心量演算手段とを備える。なお、上記球面接触子は、被測定物に接触させる面が球面であれば良く、他の部位の形状は任意の形状で良い。

この構成によると、被測定物支持手段により被測定物をその軸心回りに回転自在に支持し、被測定物回転手段により被測定物をその軸心回りに被測定物の溝配置角度ごとにインデックス回転させ、第１のテーブル可動板の一対の球面接触子を被測定物の隣り合う２つの溝に押し当てた状態で、これら２つの溝で挟まれるランド部の外周の径寸法を測定するようにしたので、被測定物の外周面に軸方向に延びる複数の溝を有する場合でも、さらには外周面が周方向だけでなく軸方向にも曲率を有する場合でも、安定した自動測定が可能となる。
また、被測定物が溝の半円形断面の中心を基準とする規格品であっても、溝断面と同様の曲率を有する一対の球面接触子を前記溝に押し当てると共に、これら球面接触子が押し当てられる隣り合う２つの溝で挟まれる被測定物ランド部の外周面に第２のテーブル可動板の変位測定先端部材を接触させることで、前記各球面接触子の中心点を基準位置として前記変位測定先端部材の位置を変位計により測定し、その測定値からランド部の外周の径寸法を求めるようにしているので、測定の基準位置が安定し正確な測定が可能となる。
これにより、外周面の断面形状が円形で、その外周面に断面が略半円形で軸方向に延びる複数の溝を周方向に等間隔に形成してなる被測定物に対して、その複数の溝の断面の中心点を連ねた仮想円の中心と、隣り合う溝に挟まれたランド部外周の曲率中心との偏心量を正確に測定できる。

この発明において、前記一対の球面接触子が球体であり、これら一対の球面接触子は、前記第１のテーブル可動板に固定され前記一対の球面接触子を下方から支える球面接触子支持板と、前記第１のテーブル可動板に固定されて前記一対の球面接触子の上方に配置され被測定物の隣り合う２つの溝の間隔に対応した位置に各球面接触子に係合可能な一対の孔を有する球面接触子ガイド板とで挟まれて位置決めされるものとしても良い。
このように球面接触子を球体として第１のテーブル可動板に対して上記のように支持することにより、球面接触子が被測定物の溝の表面になじみ易く、より精度の良い測定が行える。

この発明において、前記テーブル駆動手段は、その駆動機構を構成するボールねじおよび駆動モータと、前記第１のテーブル可動板の進出位置を検出する位置センサと、駆動モータを制御する制御部とを備え、前記一対の球面接触子を被測定物の溝に押し当てる力が常に一定となるように制御されるものとしても良い。このように球面接触子の被測定物への押し当て力を一定とすることで、より精度の良い測定が手行える。

この発明において、前記テーブル駆動手段は、その駆動機構を構成するリニアモータと、第１のテーブル可動板の進出位置を検出する位置センサと、前記リニアモータを制御する制御部とを備え、前記一対の球面接触子を被測定物の溝に押し当てる力が常に一定となるように制御されるものとしても良い。この構成の場合も、球面接触子の被測定物への押し当て力が一定となるため、より精度の良い測定が手行える。

この発明において、前記第２のテーブル可動板は、エアシリンダにより被測定物に向けて付勢されるものとしても良い。エアシリンダを用いた場合、第２のテーブル可動板の進退駆動が簡素な構成で行え、また何らかの支障が生じて無理な押し当て力が生じた場合に、その無理な力を弾性的に吸収することができる。

この発明において、前記被測定物支持手段は主軸を上向きに配置したスピンドル装置からなり、前記被測定物回転手段は、前記スピンドル装置を回転駆動するモータと、前記主軸の回転位置を検出するエンコーダと、前記モータを制御して前記スピンドル装置の主軸を所定の回転角度位置にインデックス回転させる制御装置とを有し、前記スピンドル装置の主軸は、その上端部が下端部よりも小径で被測定物の内径に係合可能な円柱部とされた段付形状であり、その主軸の下端部肩面で被測定物の端面を支えるものとしても良い。このように被測定物を支持する構成とすることで、被測定物を精度良く安定して支持することができる。

この発明において、前記スピンドル装置の上方にスピンドル装置と同心に配置され、スピンドル装置の主軸に支持された被測定物の上端面を、その被測定物の溝に前記第１のテーブル可動板の球面接触子が押し当てられた状態のもとで下方に加圧する加圧機構を設けても良い。この構成の場合、測定時の被測定物を被測定物支持手段に安定良く支持することができ、正確な測定が可能となる。

この発明において、前記偏心量演算手段は、前記被測定物支持手段の回転位置信号と前記変位計の検出信号を取り込むデータ処理部と、前記被測定物支持手段がインデックス回転されるごとに、そのインデックス回転位置に対応付けて前記ランド部外周の径寸法を順次記憶する記憶部とを有し、１周期分のインデックス回転後に、前記記憶部に記憶された全データから被測定物の隣り合う２つの溝に押し当てられる前記第１のテーブル可動板の一対の球面接触子の中心を連ねて形成される仮想円の中心と、前記ランド部外周円の中心点との偏心量を算出するものとしても良い。１周期分のインデックス回転後に纏めて計算することで、前記偏心量を算出が容易に精度良く行える。

この発明の同心度測定方法は、外周面の断面形状が円形で、その外周面に断面が略半円形で軸方向に延びる複数の溝を周方向に等間隔に形成してなる被測定物に対して、その複数の溝の断面の中心点を連ねた仮想円の中心と、隣り合う溝に挟まれたランド部外周の曲率中心との偏心量を測定する同心度測定方法であって、
前記被測定物をその軸心回りに回転自在に支持して所定角度ごとにインデックス回転させ、その各インデックス回転位置ごとに、被測定物の軸心に対して垂直な平面内で前記軸心に向けて進退自在とされ、被測定物に対向する先端位置に被測定物の隣り合う２つの溝の間隔に対応して配置された一対の球面接触子を有する第１のテーブル可動板を進出させて、前記一対の球面接触子を被測定物の２つの溝に押し当てると共に、この第１のテーブル可動板上に第１のテーブル可動板と平行に被測定物の軸心に向けて進退自在でかつ被測定物に向けて付勢されて設けられた第２のテーブル可動板の先端の変位測定先端部材を、被測定物の隣り合う２つの溝に挟まれるランド部外周に接触させ、前記一対の球面接触子の中心位置を基準として、第２のテーブル可動板の進出位置から被測定物の前記ランド部外周の径寸法を測定し、１周期にわたるインデックス回転で測定される前記ランド部外周の径寸法の最大値と最小値の差から、被測定物の隣り合う２つの溝に押し当てられる前記第１のテーブル可動板の一対の球面接触子の中心を連ねて形成される仮想円の中心と、前記ランド部外周円の中心点との偏心量を算出することを特徴とする。
この測定方法によると、外周面の断面形状が円形で、その外周面に断面が略半円形で軸方向に延びる複数の溝を周方向に等間隔に形成してなる被測定物に対して、その複数の溝の断面の中心点を連ねた仮想円の中心と、隣り合う溝に挟まれたランド部外周の曲率中心との偏心量を正確に測定できる。

この発明の同心度測定装置は、外周面の断面形状が円形で、その外周面に断面が略半円形で軸方向に延びる複数の溝を周方向に等間隔に形成してなる被測定物に対して、その複数の溝の断面の中心点を連ねた仮想円の中心と、隣り合う溝に挟まれたランド部外周の曲率中心との偏心量を測定する同心度測定装置であって、前記被測定物をその軸心回りに回転自在に支持する被測定物支持手段と、前記被測定物をその軸心回りに被測定物の溝配置角度ごとにインデックス回転させる被測定物回転手段と、被測定物の軸心に対して垂直な平面内で前記軸心に向けて進退自在とされ、被測定物に対向する先端位置に被測定物の隣り合う２つの溝の間隔に対応してこれら２つの溝に押し当て可能な一対の球面接触子を有する第１のテーブル可動板と、この第１のテーブル可動板を進退駆動するテーブル駆動手段と、前記第１のテーブル可動板上に第１のテーブル可動板と平行に被測定物の軸心に向けて進退自在でかつ被測定物に向けて付勢手段で付勢されて設けられ、前記一対の球面接触子に挟まれる位置で被測定物の隣り合う２つの溝に挟まれるランド部外周に接触可能な変位測定先端部材を有する第２のテーブル可動板と、この第２のテーブル可動板の後端に押し当てられる接触子を有し前記一対の球面接触子の中心位置を基準として、第２のテーブル可動板の進出位置から被測定物の前記ランド部外周の径寸法を測定する変位計と、前記被測定物回転手段により被測定物支持手段がインデックス回転されるごとに前記変位計で測定される前記ランド部外周の径寸法の最大値と最小値の差から、被測定物の隣り合う２つの溝に押し当てられる前記第１のテーブル可動板の一対の球面接触子の中心を連ねて形成される仮想円の中心と、前記ランド部外周円の中心点との偏心量を算出する偏心量演算手段とを備えるため、外周面の断面形状が円形で、その外周面に断面が略半円形で軸方向に延びる複数の溝を周方向に等間隔に形成してなる被測定物に対して、その複数の溝の断面の中心点を連ねた仮想円の中心と、隣り合う溝に挟まれたランド部外周の曲率中心との偏心量を正確に測定できる。

この発明の同心度測定方法は、外周面の断面形状が円形で、その外周面に断面が略半円形で軸方向に延びる複数の溝を周方向に等間隔に形成してなる被測定物に対して、その複数の溝の断面の中心点を連ねた仮想円の中心と、隣り合う溝に挟まれたランド部外周の曲率中心との偏心量を測定する同心度測定方法であって、前記被測定物をその軸心回りに回転自在に支持して所定角度ごとにインデックス回転させ、その各インデックス回転位置ごとに、被測定物の軸心に対して垂直な平面内で前記軸心に向けて進退自在とされ、被測定物に対向する先端位置に被測定物の隣り合う２つの溝の間隔に対応して配置された一対の球面接触子を有する第１のテーブル可動板を進出させて、前記一対の球面接触子を被測定物の２つの溝に押し当てると共に、この第１のテーブル可動板上に第１のテーブル可動板と平行に被測定物の軸心に向けて進退自在でかつ被測定物に向けて付勢されて設けられた第２のテーブル可動板の先端の変位測定先端部材を、被測定物の隣り合う２つの溝に挟まれるランド部外周に接触させ、前記一対の球面接触子の中心位置を基準として、第２のテーブル可動板の進出位置から被測定物の前記ランド部外周の径寸法を測定し、１周期にわたるインデックス回転で測定される前記ランド部外周の径寸法の最大値と最小値の差から、被測定物の隣り合う２つの溝に押し当てられる前記第１のテーブル可動板の一対の球面接触子の中心を連ねて形成される仮想円の中心と、前記ランド部外周円の中心点との偏心量を算出するものとしたため、外周面の断面形状が円形で、その外周面に断面が略半円形で軸方向に延びる複数の溝を周方向に等間隔に形成してなる被測定物に対して、その複数の溝の断面の中心点を連ねた仮想円の中心と、隣り合う溝に挟まれたランド部外周の曲率中心との偏心量を正確に測定できる。

この発明の一実施形態にかかる同心度測定装置における機構部の一部破断正面図と制御・演算部のブロック図とを組み合わせて示す図である。図１の同心度測定装置における機構部のII−II矢視平面図である。被測定物における複数の溝の断面の中心点を連ねた仮想円と、ランド部外周円との関係を示す説明図である。測定動作の説明図である。

この発明の一実施形態を図１ないし図４と共に説明する。この同心度測定装置は、図３に平面図で示す被測定物Ｗを測定する装置である。この被測定物Ｗは、外周面の断面形状が円形で、その外周面に断面が略半円形で軸方向（同図において紙面に対して垂直な方向）に延びる複数の溝ａを周方向に等間隔に形成してなる。この同心度測定装置は、上記構成の被測定物Ｗに対して、その複数の溝ａの断面の中心点Ｏa を連ねた仮想円Ｓの中心Ｏs と、隣り合う溝ａ，ａに挟まれたランド部ｒ外周の曲率中心Ｏr との偏心量を測定する装置である。図示の例の被測定物Ｗは、自動車の駆動系統に接続されるドライブシャフトにおけるディファレンシャル側の等速ジョイントの内輪であり、その溝ａは、ボールからなる転動体の介在するトラック溝である。複数の溝ａの半円断面の曲率は同じである。この被測定物Ｗは、外周面の軸方向に沿う断面形状が円弧状であり、外周面は周方向だけでなく、軸方向にも曲率を有する。

図１はその同心度測定装置における機構部の一部破断正面図と制御・演算部のブロック図とを組み合わせた図を示す。図２は図１に示す機構部のII−II矢視平面図を示す。この同心度測定装置は、被測定物支持手段１と、被測定物回転手段１０と、第１の可動テーブル装置２０と、テーブル駆動手段３０と、第２の可動テーブル装置４０と、変位計５０と、偏心量演算手段６０と、加圧機構７０とを備える。

被測定物支持手段１は、被測定物Ｗをその軸心回りに回転自在に支持する手段であり、ここでは主軸３を上向き配置したスピンドル装置２からなる。スピンドル装置２の主軸３は、その上端部３ａが下部３ｂよりも小径とされた段付形状であり、円柱部とされた上端部３ａが被測定物Ｗの内径に係合可能とされ、下部３ｂの上面となる肩面３ｃで被測定物Ｗの端面を支えるようにされている。これにより、被測定物Ｗを安定良く回転自在に支持することができる。

被測定物回転手段１０は、被測定物Ｗをその軸心回りに被測定物Ｗの溝ａの配置角度ごとにインデックス回転させる手段である。この被測定物回転手段１０は、前記スピンドル装置２の主軸３を回転駆動するモータ１１と、主軸３の回転位置を検出するエンコーダ１２と、前記モータ１１を制御して主軸３を所定の回転角度位置にインデックス回転させる制御装置１３とを有する。

第１の可動テーブル装置２０は、そのテーブル可動板である第１のテーブル可動板２４が、前記被測定物支持手段１で支持された被測定物Ｗの軸心に対して垂直な平面内で前記軸心に向けて進退自在に設けられたテーブル装置である。第１のテーブル可動板２４の被測定物Ｗに対向する先端位置には、被測定物Ｗの隣り合う２つの溝ａ，ａの間隔に対応して、被測定物Ｗの軸心に対し垂直な面内に配置され前記２つの溝ａに押し当て可能な一対の球面接触子２１，２１が設けらている。これら球面接触子２１，２１は、鋼球等の球体からなる。具体的には、この一対の球面接触子２１，２１は、第１のテーブル可動板２４に固定され球面接触子２１を下方から支える球面接触子支持板２２と、同じく第１のテーブル可動板２４に固定されて球面接触子２１の上方に配置され被測定物Ｗの隣り合う２つの溝ａ，ａの間隔に対応した位置に各球面接触子２１に係合可能な一対の孔２３ａ，２３ａを有する球面接触子ガイド板２３とで挟まれて位置決めされる。球面接触子２１の曲率は、被測定物Ｗにおける半円断面形状の溝ａと同じ曲率とされる。

テーブル駆動手段３０は前記第１のテーブル可動板２４を進退駆動する手段であり、その駆動機構を構成するエアシリンダ３２、ピストンロッド３５、及び空気の給気路３６を切り替える電磁弁３４とを備え、この電磁弁３４は制御装置１３によって制御されて可動板取り付け部材３１の進退方向が切り替えられる。このエアシリンダ３２には一定圧の空気が給気されているため、前記一対の球面接触子２１，２１を被測定物Ｗの溝ａ，ａに押し当てる力が常に一定となる。可動板取り付け部材３１の後退位置は、ストパー３３により調整される。なお、駆動機構を構成するエアシンダを、図示しないボールねじおよび駆動モータやリニアモータに置き換え、このボールねじの駆動モータやリニアモータを制御部１３で制御するように構成しても良い。

第２の可動テーブル装置４０は、前記第１のテーブル可動板２４上における被測定物Ｗに対向する先端位置に設けられ、そのテーブル可動板である第２のテーブル可動板４０ａが、第１のテーブル可動板２４と平行に被測定物Ｗの軸心に向けて進退自在とされ、かつ付勢手段となるばね４１により被測定物Ｗに向けて付勢されている。この場合の第２のテーブル可動板４０ａの被測定物Ｗに向けての付勢は、前記ばね４１によらず例えばエアシンダで行っても良い。この第２のテーブル可動板４０ａの先端の、前記一対の球面接触子２１，２１で挟まれる位置には、図２のように被測定物Ｗの隣り合う２つの溝ａ，ａに挟まれるランド部ｒの外周に接触可能な変位測定先端部材４２が設けられている。この変位測定先端部材４２は被測定物Ｗの軸心と平行な垂直向きとされた円柱体または板状体とされる。

変位計５０は、前記第２のテーブル可動板４０ａの後端に押し当てられる接触子５１を有し、第１のテーブル可動板２４上に固定される。この変位計５０は、前記一対の球面接触子２１，２１の中心位置を基準として、第２の可動テーブル４の進出位置から被測定物Ｗのランド部ｒの外周の径寸法を測定する手段である。

偏心量演算手段６０は、前記被測定物回転手段１０により被測定物支持手段１の主軸３がインデックス回転されるごとに前記変位計５０で測定されるランド部ｒの外周径寸法の最大値と最小値の差から、被測定物Ｗの隣り合う２つの溝ａに押し当てられる前記一対の球面接触子２１，２１の中心を連ねて形成される仮想円の中心と、前記ランド部ｒの外周円の中心点Ｏr との偏心量を算出する。この偏心量演算手段６０は、被測定物回転手段１０のエンコーダ１２から出力される被測定物支持手段１の回転位置信号と、前記変位計５０の検出信号を取り込むデータ処理部６１と、被測定物支持手段１がインデックス回転されるごとに、各回転位置に対応付けて被測定物Ｗのランド部ｒの径寸法測定値を順次記憶する記憶部６２とを有し、１周期分のインデックス回転後に、前記記憶部６２に記憶された全データから、被測定物Ｗの隣り合う２つの溝ａ，ａに押し当てられる一対の球面接触子２１，２１の中心を連ねて形成される仮想円の中心と、前記ランド部ｒの外周円の中心点Ｏr との偏心量を算出する。この場合、球面接触子２１の中心を連ねて形成される仮想円は、被測定物Ｗの複数の溝ａの断面の中心点Ｏa を連ねて形成される仮想円Ｓを表すことになる。つまり、偏心量演算手段６０は、被測定物Ｗにおける複数の溝ａの断面の中心点Ｏa を連ねた仮想円Ｓの中心Ｏs と、隣り合う溝ａ，ａに挟まれたランド部ｒの外周の曲率中心Ｏr との偏心量を算出する。

加圧機構７０は、被測定物支持手段１を構成するスピンドル装置２の上方にスピンドル装置２と同心に配置される。この加圧機構７０はエアシリンダ７１からなり、そのピストンロッド７２の下端に設けられた加圧部材７３により、スピンドル装置２の主軸３に支持された被測定物Ｗの上端面を、その被測定物Ｗの溝ａに第１の可動テーブル装置２０の一対の球面接触子２１，２１が押し当てられ状態で下方に加圧する。これにより、測定時の被測定物Ｗを被測定物支持手段１に安定良く支持でき、正確な測定が可能となる。

次に、上記構成の同心度測定装置による被測定物Ｗの同心度測定の手順を説明する。先ず、図１のように被測定物支持手段１を構成するスピンドル装置２の主軸３で被測定物Ｗを支持して、被測定物回転手段１０によりスピンドル装置２の主軸３を所定回転位置にインデック回転させる。ここでの所定回転位置とは、図２のように、主軸３に支持された被測定物Ｗの隣り合う２つの溝ａ，ａが、第１の可動テーブル装置２０の一対の球面接触子２１，２１と可動テーブル装置２０の進行方向に向けて対向する回転位置である。次に、第１のテーブル可動板２４をテーブル駆動手段３０により所定の初期位置から被測定物Ｗに向けて前進させ、図４のように一対の球面接触子２１，２１を隣り合う２つの溝ａにそれぞれ押し当てる。このとき、第２のテーブル可動板４０ａの先端に設けた変位測定先端部材４２が、被測定物Ｗにおける前記２つの溝ａに挟まれたランド部ｒの外周面に接触する。変位測定先端部材４２は、付勢手段であるばね４１によって常に背後から第２のテーブル可動板４０ａを介して所定の接触圧で押される。

次に、被測定物支持手段１の上方に、スピンドル装置２と同心に配置された加圧機構７０のエアシリンダ７１が下降駆動して、そのエアシリンダ７１のピストンロッド７２の下端に設けられた加圧部材７３が被測定物Ｗの上端面を下方に向けて押さえる。これにより、被測定物Ｗを被測定物支持手段１に安定良く支持させることができ、正確な測定が可能となる。

この状態で、被測定物回転手段１０のエンコーダ１２により検出されるスピンドル装置２の回転位置信号、つまり被測定物Ｗの回転位置データと、変位計５０の測定する変位量データとが偏心量演算手段６０のデータ処理部６１に取り込まれ、記憶部６２において変位量データが回転位置データと対応付けて記憶される。この場合の変位計５０の変位量データは、一対の球面接触子２１，２１の中心点を基準とした前記変位測定先端部材４２の変位量から求められる被測定物ランド部ｒの外周の半径である。

このような測定を行った後、加圧機構７０のエアシリンダ７１が上昇駆動して、そのエアシンダ７１の加圧部材７３が被測定物Ｗの上端面から上方に退避する。また、第１のテーブル可動板２４も初期位置に退避させられ、被測定物Ｗの２つの溝ａへの一対の球面接触子２１，２１の押し当て、およびランド部ｒの外周面への変位測定先端部材４２の接触が解除される。

この後、上記した測定済みランド部ｒに隣接するランド部ｒの半径測定を行うべく、被測定物回転手段１０がスピンドル装置２の主軸３を被測定物Ｗの溝配置角度だけインデック回転させ、上記と同様の一連の測定動作を行う。測定されたデータが偏心量演算手段６０のデータ処理部６１に取り込まれ、記憶部６２で記憶されることも同様である。

以上のように、被測定物Ｗをその溝配置角度だけ順次インデックス回転させつつ、上記測定を繰り返し、測定データを偏心量演算手段６０のデータ処理部６１に取り込み記憶する。この測定を被測定物Ｗの一周にわたって行った後、偏心量演算手段６０は、測定したランド部ｒの外周半径の最大値と最小値の差を演算することによって同心度を求める。つまり、図３に示す被測定物Ｗの複数の溝ａの中心点Ｏa を連ねた仮想円Ｓの中心Ｏs と、隣り合う溝ａ，ａに挟まれたランド部ｒの外周の曲率中心Ｏr との偏心量ΔＯを測定する。

このように、この同心度測定装置を用いた測定によると、被測定物支持手段１により被測定物Ｗをその軸心回りに回転自在に支持し、被測定物回転手段１０により被測定物Ｗをその軸心回りに被測定物Ｗの溝配置角度ごとにインデックス回転させ、第１の可動テーブル装置２０の一対の球面接触子２１，２１を被測定物Ｗの隣り合う２つの溝ａに押し当てた状態で、これら２つの溝ａで挟まれるランド部ｒの外周の半径を測定するようにしている。このため、被測定物Ｗの外周面に軸方向に延びる複数の溝ａを有する場合でも、さらには外周面が周方向だけでなく軸方向にも曲率を有する場合でも、安定した自動測定が可能となる。

また、被測定物Ｗが溝ａの半円形断面の中心を基準とする規格品であっても、溝断面と同様の曲率を有する一対の球面接触子２１，２１を前記溝ａに押し当てると共に、これら球面接触子２１が押し当てられる隣り合う２つの溝ａ，ａで挟まれるランド部ｒの外周面に第２のテーブル可動板４０ａの変位測定先端部材４２を接触させることで、前記各球面接触子２１の中心点を基準位置として前記変位測定先端部材４２の位置を変位計５０により測定し、その測定値からランド部ｒの外周の径寸法を求めるようにしている。このため測定の基準位置が安定し正確な測定が可能となる。

１…被測定物支持手段
２…スピンドル装置
３…主軸
３ａ…主軸の上端部
３ｂ…主軸の下端部
３ｃ…主軸の肩面
１０…被測定物回転手段
１１…モータ
１２…エンコーダ
１３…制御装置
２０…第１の可動テーブル装置
２１…球面接触子
２２…球面接触子支持板
２３…球面接触子ガイド板
２３ａ…球面接触子ガイド板の孔
２４…第１のテーブル可動板
３０…テーブル駆動手段
３１…テーブル可動板取り付け部材
３２…エアシリンダ
３３…ストッパー
３４…電磁弁
４０…第２の可動テーブル
４０ａ…第２のテーブル可動板
４１…ばね（付勢手段）
４２…変位測定先端部材
５０…変位計
５１…接触子
６０…偏心量演算手段
６１…データ処理部
６２…記憶部
７０…加圧機構

Claims

外周面の断面形状が円形で、その外周面に断面が略半円形で軸方向に延びる複数の溝を周方向に等間隔に形成してなる被測定物に対して、その複数の溝の断面の中心点を連ねた仮想円の中心と、隣り合う溝に挟まれたランド部外周の曲率中心との偏心量を測定する同心度測定装置であって、
前記被測定物をその軸心回りに回転自在に支持する被測定物支持手段と、前記被測定物をその軸心回りに被測定物の溝配置角度ごとにインデックス回転させる被測定物回転手段と、被測定物の軸心に対して垂直な平面内で前記軸心に向けて進退自在とされ、被測定物に対向する先端位置に被測定物の隣り合う２つの溝の間隔に対応してこれら２つの溝に押し当て可能な一対の球面接触子を有する第１のテーブル可動板と、この第１のテーブル可動板を進退駆動するテーブル駆動手段と、前記第１のテーブル可動板上に第１のテーブル可動板と平行に被測定物の軸心に向けて進退自在でかつ被測定物に向けて付勢手段で付勢されて設けられ、前記一対の球面接触子に挟まれる位置で被測定物の隣り合う２つの溝に挟まれるランド部外周に接触可能な変位測定先端部材を有する第２のテーブル可動板と、この第２のテーブル可動板の後端に押し当てられる接触子を有し前記一対の球面接触子の中心位置を基準として、第２のテーブル可動板の進出位置から被測定物の前記ランド部外周の径寸法を測定する変位計と、前記被測定物回転手段により被測定物支持手段がインデックス回転されるごとに前記変位計で測定される前記ランド部外周の径寸法の最大値と最小値の差から、被測定物の隣り合う２つの溝に押し当てられる前記第１のテーブル可動板の一対の球面接触子の中心を連ねて形成される仮想円の中心と、前記ランド部外周円の中心点との偏心量を算出する偏心量演算手段とを備える、
ことを特徴とする同心度測定装置。
請求項１において、前記一対の球面接触子が球体であり、これら一対の球面接触子は、前記第１のテーブル可動板に固定され前記一対の球面接触子を下方から支える球面接触子支持板と、前記第１のテーブル可動板に固定されて前記一対の球面接触子の上方に配置され被測定物の隣り合う２つの溝の間隔に対応した位置に各球面接触子に係合可能な一対の孔を有する球面接触子ガイド板とで挟まれて位置決めされる同心度測定装置。
請求項１または請求項２において、前記テーブル駆動手段は、その駆動機構を構成するボールねじおよび駆動モータと、前記第１のテーブル可動板の進出位置を検出する位置センサと、駆動モータを制御する制御部とを備え、前記一対の球面接触子を被測定物の溝に押し当てる力が常に一定となるように制御される同心度測定装置。
請求項１または請求項２において、前記テーブル駆動手段は、その駆動機構を構成するリニアモータと、第１のテーブル可動板の進出位置を検出する位置センサと、前記リニアモータを制御する制御部とを備え、前記一対の球面接触子を被測定物の溝に押し当てる力が常に一定となるように制御される同心度測定装置。
請求項１または請求項２において、前記第２のテーブル可動板は、エアシリンダにより被測定物に向けて付勢されている同心度測定装置。
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記被測定物支持手段は主軸を上向きに配置したスピンドル装置からなり、前記被測定物回転手段は、前記スピンドル装置を回転駆動するモータと、前記主軸の回転位置を検出するエンコーダと、前記モータを制御して前記スピンドル装置の主軸を所定の回転角度位置にインデックス回転させる制御装置とを有し、前記スピンドル装置の主軸は、その上端部が下部よりも小径で被測定物の内径に係合可能な円柱部とされた段付形状であり、その主軸の下部の上面となる肩面で被測定物の端面を支えるものとした同心度測定装置。
請求項６において、前記スピンドル装置の上方にスピンドル装置と同心に配置され、スピンドル装置の主軸に支持された被測定物の上端面を、その被測定物の溝に前記第１のテーブル可動板の球面接触子が押し当てられた状態のもとで下方に加圧する加圧機構を設けた同心度測定装置。
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記偏心量演算手段は、前記被測定物支持手段の回転位置信号と前記変位計の検出信号を取り込むデータ処理部と、前記被測定物支持手段がインデックス回転されるごとに、そのインデックス回転位置に対応付けて前記ランド部外周の径寸法を順次記憶する記憶部とを有し、１周期分のインデックス回転後に、前記記憶部に記憶された全データから被測定物の隣り合う２つの溝に押し当てられる前記第１のテーブル可動板の一対の球面接触子の中心を連ねて形成される仮想円の中心と、前記ランド部外周円の中心点との偏心量を算出するものとした同心度測定装置。
外周面の断面形状が円形で、その外周面に断面が略半円形で軸方向に延びる複数の溝を周方向に等間隔に形成してなる被測定物に対して、その複数の溝の断面の中心点を連ねた仮想円の中心と、隣り合う溝に挟まれたランド部外周の曲率中心との偏心量を測定する同心度測定方法であって、
前記被測定物をその軸心回りに回転自在に支持して所定角度ごとにインデックス回転させ、その各インデックス回転位置ごとに、被測定物の軸心に対して垂直な平面内で前記軸心に向けて進退自在とされ、被測定物に対向する先端位置に被測定物の隣り合う２つの溝の間隔に対応して配置された一対の球面接触子を有する第１のテーブル可動板を進出させて、前記一対の球面接触子を被測定物の２つの溝に押し当てると共に、この第１のテーブル可動板上の被測定物に対向する先端位置に第１のテーブル可動板と平行に被測定物の軸心に向けて進退自在でかつ被測定物に向けて付勢されて設けられた第２のテーブル可動板の先端の変位測定先端部材を、被測定物の隣り合う２つの溝に挟まれるランド部外周に接触させ、前記一対の球面接触子の中心位置を基準として、第２のテーブル可動板の進出位置から被測定物の前記ランド部外周の径寸法を測定し、１周期にわたるインデックス回転で測定される前記ランド部外周の径寸法の最大値と最小値の差から、被測定物の隣り合う２つの溝に押し当てられる前記第１のテーブル可動板の一対の球面接触子の中心を連ねて形成される仮想円の中心と、前記ランド部外周円の中心点との偏心量を算出することを特徴とする同心度測定方法。