JP2011220971A - Device and method for measuring outer diameter of component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、部品、特に大径軸物部品の外径測定装置及び外径測定方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to an outer diameter measuring device and an outer diameter measuring method for parts, particularly large-diameter shaft parts.
外径を測定する際に、小径軸物部品の場合には市販されている測定装置を用いて円弧の一部を測定することで、容易に求めることが可能である。 When measuring the outer diameter, in the case of a small-diameter shaft object part, it can be easily obtained by measuring a part of the arc using a commercially available measuring device.
また、後述する特許文献1には、円筒形状物体の寸法測定装置が開示されている。この装置は、3つの接触式距離計と、これら接触式距離計のそれぞれを保持する保持手段と、この保持手段を移動させて接触式距離計のそれぞれの接触子を円筒形状物体の外表面に当接させる移動手段を備えたものとなっている。
しかし、通常市販されている寸法測定器を用いた場合、正確に位置決めする機構を備えていないため測定精度が低いという問題があった。このため、蒸気タービンロータ軸や発電機用シャフト等の精密加工された大径軸物部品の外径測定には市販の寸法測定器は不適当であった。 However, when a commercially available dimension measuring instrument is used, there is a problem that measurement accuracy is low because a mechanism for accurately positioning is not provided. For this reason, a commercially available size measuring instrument is not suitable for measuring the outer diameter of precision-machined large-diameter shaft parts such as a steam turbine rotor shaft and a generator shaft.
特許文献1に記載された寸法測定装置では、少なくとも3つ以上の測定子を必要とし、各測定子で測定する円筒形状物体の外表面までの距離データと相対位置データから、円筒形状物体の外表面の位置データを求めることにより外径を演算するものであり、測定データが複数存在し計算の複雑化を招いていた。
In the dimension measuring apparatus described in
また、この装置を大型旋盤等における荒加工後の追い込み量を確認するための計測、仕上げ加工後の寸法確認のための計測等に用いる場合、接触式距離計の駆動機構、演算計算用マイクロコンピュータ等の装置が必要になり、接触式距離計を測定対象物の上方に設置しなければならず機械加工を行う際に障害となっていた。 In addition, when this device is used for measurements to check the amount of driving after roughing on large lathes, measurements for checking dimensions after finishing, etc., a contact-type distance meter drive mechanism, an arithmetic calculation microcomputer Such a device is necessary, and a contact-type distance meter has to be installed above the object to be measured, which has been an obstacle to machining.
さらに、接触式距離計とそれを保持する保持具が別体であるため、接触式距離計の測定対象物の軸方向及びその垂直方向の位置決めが難しく、精度よく測定することが困難であった。また、軸方向及びその垂直方向の位置を維持するためのメンテナンスも困難であった。 Furthermore, since the contact-type distance meter and the holder for holding the contact-type distance meter are separate, it is difficult to position the measuring object of the contact-type distance meter in the axial direction and its vertical direction, and it is difficult to measure with high accuracy. . In addition, maintenance for maintaining the position in the axial direction and its vertical direction is also difficult.
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、部品の外径測定を簡便な演算及び装置により高精度で測定することが可能な部品の外径測定装置及び外径測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and provides an outer diameter measuring apparatus and an outer diameter measuring method for a part capable of measuring the outer diameter of a part with a simple calculation and apparatus with high accuracy. With the goal.
本実施形態によれば、第1の方向に延在する本体部と、前記第1の方向と直交する第2の方向に延在する端部を前記本体部の両端にそれぞれ有するアームと、前記端部の端面にそれぞれ設けられ、前記部品の表面に接触するための球または円筒形状を有する位置決め治具と、前記本体部に配置され、前記位置決め治具に表面が接触した前記部品までの距離を測定するためのゲージとを備えることを特徴とする部品の外径測定装置が提供される。 According to the present embodiment, the main body portion extending in the first direction, the arm having the end portions extending in the second direction orthogonal to the first direction at both ends of the main body portion, A positioning jig provided on the end surface of each end and having a spherical or cylindrical shape for contacting the surface of the component, and a distance to the component disposed on the main body and the surface contacting the positioning jig A device for measuring the outer diameter of a component is provided.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1)実施の形態1
本発明の実施の形態1による外径測定装置並びにこの装置を用いた外径測定方法について、図1を用いて説明する。
(1)
An outer diameter measuring apparatus according to
この外径測定装置は、第1の方向に延在する本体部1aと、第1の方向に直交する第2の方向に延在する端部1a、1bとを有するコの字型形状のアーム1の両端に、球形または円筒形の位置決め治具2を有し、中央部にはリニアゲージ3を有している。アーム1の本体部1aには、この外径測定装置をクランプするための取っ手4が設けられている。
This outer diameter measuring device has a U-shaped arm having a
先ず、外径測定装置の取っ手4を用いて、例えば大型旋盤加工機の刃物台等の可動部に外径測定装置を設置し、精密に加工され水平面が高精度で確保された基準プレート5の表面上に位置決め治具2が接触した状態で固定する。
First, using the
高さ寸法が高精度で確保されたブロックゲージ6を基準プレート5の表面上に設置し、リニアゲージ3の接触子の先端をブロックゲージ6の表面に接触させる。この状態で、リニアゲージ3の読み取り値を零にリセットさせる。リニアゲージ3のリセット作業を終了した後、基準プレート5を撤去する。
A
この外径測定装置の両端の位置決め治具2に対し、大径軸物部品8の表面を垂直な方向に押し当てる。この状態で、リニアゲージ3の数値を読み取る。
The surface of the large-diameter
リニアゲージ3の読み取り値を用いて、測定した大径軸物部品8の外径を求めるための計算方法について、図2を用いて説明する。
A calculation method for obtaining the measured outer diameter of the large-diameter
アーム1の両端に設けられた位置決め治具2の相互間距離をL、リニアゲージの読み取り値をA、リニアゲージのリセットに用いたブロックゲージ6の高さをG、球形または円筒形の位置決め治具2の半径をRとし、求める大径軸物部品8の半径をXとすると、以下の(1)式が成り立つ。
(X+R)2=(L/2)2+(X−(A+G−R))2 (1)
式(1)をXについて解くと、(2)式のようである。
X=(L2/8)*(A+G)+((A+G)−2R)/2 (2)
この(2)式から、大径軸物部品8の半径Xを求めることができる。
The distance between the
(X + R) 2 = (L / 2) 2 + (X− (A + G−R)) 2 (1)
When equation (1) is solved for X, equation (2) is obtained.
X = (L 2/8) * (A + G) + ((A + G) -2R) / 2 (2)
From this equation (2), the radius X of the large-diameter
以上のように本実施の形態1によれば、簡易な構成を有する外径測定装置を用いて測定を行い、簡易な計算を行うことにより、外径寸法を容易にかつ高精度で求めることが可能である。 As described above, according to the first embodiment, measurement is performed using the outer diameter measuring device having a simple configuration, and the outer diameter dimension can be easily and accurately obtained by performing simple calculation. Is possible.
(2)実施の形態2
本発明の実施の形態2による外径測定装置について図3を用いて説明する。
(2)
An outer diameter measuring apparatus according to
本実施の形態2による外径測定装置は、上記実施の形態1の外径測定装置における位置決め治具2が、図3(a)、及び図3(a)におけるA−A線に沿う縦断面図である図3(b)に示されたように、エアーを吹き出すノズル口7を両端の2箇所に有する円筒形状の位置決め治具2aである点に特徴がある。ここで、ノズル口7に供給するエアーは図示されていないエアーコンプレッサにより生成される。
In the outer diameter measuring apparatus according to the second embodiment, the
このような位置決め治具2aを用いて外径測定装置を大径軸物部品8の表面に接する際に、位置決め治具2aの合計4ヶ所のノズル口7から吹き出すエアーの圧力を圧力計を用いて測定する。そして、4箇所のノズル口7の圧力差が所定値以下になるように外径測定装置を大径軸物部品8の回転軸に対して垂直な方向に回転制御する。このように、4箇所における圧力差が均等になるように外径測定装置を回転軸に垂直方向に正確に設置することができるため、大径軸物部品8の外径寸法を高精度で測定することが可能となる。
When the outer diameter measuring device is brought into contact with the surface of the large-diameter
(3)実施の形態3
本発明の実施の形態3による外径測定装置について図4を用いて説明する。
(3)
An outer diameter measuring apparatus according to
本実施の形態3による外径測定装置は、位置決め治具2bとして、図4(a)に示されたようなバネ式シリンダを有するボールプランジャを用いる点に特徴がある。
The outer diameter measuring apparatus according to the third embodiment is characterized in that a ball plunger having a spring-type cylinder as shown in FIG. 4A is used as the
この位置決め治具2bは、通常のボールプランジャと同様にシリンダ形状を有し、外周面に固定用のネジ14が設けられ、外径測定装置に固定する側の端部に回転用の六角穴13が設けられ、大径軸物部品8に接する他方の端部にボール11が設けられている。このボール11はバネ12により保持されており、圧力が加えられていない状態では、図4(a)に示されたようにボール11が先端部から突き出した状態になり、図4(b)に示された矢印の方向に圧力が加えられるとシリンダ内部に収納された状態となる。
This
このようなボールプランジャを位置決め治具2bとして用いることにより、外径測定装置を大径軸物部品8の回転軸に垂直な方向に正確に設置することができ、外径寸法を高い精度で測定することができる。本実施の形態3によれば、上記実施の形態2における位置決め治具2と異なりエアーを供給する装置が不要であるため、より簡便な構造で容易に測定することができる。
By using such a ball plunger as the
(4)実施の形態4
本発明の実施の形態4による外径測定装置について、図5を参照して説明する。
(4)
An outer diameter measuring apparatus according to
本実施の形態4による外径測定装置は、図5に示されたような構成を有する。位置決め治具2c1、2c2が円柱状の形状を有し、さらにそのうちの一方の位置決め治具2c1にはマグネット板21が設けられている。このマグネット板21を大径軸物部品8の端面に当接し磁力で吸着させることで粗位置決めを行い、もう1つの位置決め治具2c2によってより精密に位置決めを行う。このように、2段階で位置決め作業を行うことで、大径軸物部品8の回転軸であるA軸と、外径測定装置のアーム1の本体部1aの長手方向のB軸とが正確に直交するように、大径軸物部品8の表面上に外径測定装置を設定することができ、高精度で測定を行うことができる。
The outer diameter measuring apparatus according to the fourth embodiment has a configuration as shown in FIG. The positioning jigs 2c1 and 2c2 have a columnar shape, and one of the positioning jigs 2c1 is provided with a
(5)実施の形態5
本発明の実施の形態5による外径測定装置について、図6を参照して説明する。
(5)
An outer diameter measuring apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施の形態5による外径測定装置は、位置決め治具が図6に示された形状を有する。一方の位置決め治具2d1は、円柱状の形状における中央部分に切り欠きを行うことで両端に凸部31、32を有する。他方の位置決め治具2d2は、円柱状の形状における両端を切り欠くことで中央部分に凸部33を有する。
In the outer diameter measuring apparatus according to the fifth embodiment, the positioning jig has the shape shown in FIG. One positioning jig 2d1 has
このような位置決め治具2d1、2d2を用いることで、外径測定装置を大径軸物部品8の表面上に三点支持で設置することができる。図7に示されたように、大径軸物部品8の表面上において、回転軸のA軸と垂直に外径測定装置のアーム1の本体部1aの長手方向のB軸を設置する。位置決め軸2d2の凸部33を任意の位置34に設置した後、他の位置決め軸2d1の凸部31、32を設置するが、A軸とB軸とが直交する位置からそれぞれ角度θ1、θ2のようにずれる可能性がある。
By using such positioning jigs 2
しかし、A軸とB軸とが正確に直交せずにずれがあった場合には、3つの凸部31〜33のうちのいずれかが表面に接触せずに浮いた状態になる。よって、全ての凸部31〜33が接触するように設置することで、大径軸物部品8の回転軸A軸と外径測定装置のアーム1の本体部1aの長手方向のB軸とが正確に直交するように設置することができる。
However, when the A axis and the B axis are not exactly orthogonal to each other and there is a deviation, one of the three
(6)実施の形態6
本発明の実施の形態6による外径測定装置について、図8を参照して説明する。
(6)
An outer diameter measuring apparatus according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
アーム1における一方の端部1bには2つの球状の位置決め治具2e1、2e2が設けられ、他方の端部1cには1つの球状の位置決め治具2e3が設けられている。ここで、球状の位置決め治具2e1〜2e3は、アーム1に対してそれぞれ回転可能に設けられているものとする。
Two spherical positioning jigs 2e1 and 2e2 are provided at one
このような3つの位置決め治具2e1、2e2、2e3により、外径測定装置を大径軸物部品8の表面上に三点支持で設置することができる。これにより、大径軸物部品8の回転軸のA軸と外径測定装置の長手方向のB軸とが正確に直交するように設置することができる。
With these three positioning jigs 2e1, 2e2, and 2e3, the outer diameter measuring device can be installed on the surface of the large-diameter
即ち、上記実施の形態5において図7を用いて説明したように、1点の位置決め治具2e3を任意の位置34に設置した後、この位置決め治具2e3を回転可能な支点として他の位置決め軸2e1、2e2を設置するが、A軸とB軸とが直交する位置から角度θ1、θ2のようにずれる可能性がある。
That is, as described with reference to FIG. 7 in the fifth embodiment, after positioning one positioning jig 2e3 at an
しかし、A軸とB軸とが正確に直交せずにずれがあった場合には、3つの凸部31〜33のうちのいずれかが表面に接触せずに浮いた状態になる。よって、全ての凸部31〜33が接触するように設置することで、大径軸物部品8の回転軸のA軸と外径測定装置のアーム1の本体部1aの長手方向のB軸とが正確に直交するように設置することができる。
However, when the A axis and the B axis are not exactly orthogonal to each other and there is a deviation, one of the three
また、上記実施の形態5では3点の支持が円柱形状を切り欠いて形成された凸部で行われるため、線接触となる。これに対し本実施の形態6では、3点の支持が球状の位置決め治具で行われるため、点接触となるため、より隙間を生じることなく外径測定装置を正確に設置することができる。
Moreover, in the said
さらに、位置決め治具2e1〜2e3が回転可能であることから、大径軸物部品8の表面上に設置する際にリニアゲージ3の接触子が上下に移動し、読み取り値が変化する。リニアゲージ3から大径軸物部品8の表面までの距離が最小となり、接触子が最上点で読み取り値が最大となった時が、大径軸物部品8の回転軸のA軸と外径測定装置の長手方向のB軸とが正確に直交した時である。そこで、この読み取り値が最大となった時にその値を保持するリニアゲージ3のピークホールド機能を用いることで、位置決めを正確に行い高い精度で測定することが可能となる。
Further, since the positioning jigs 2e1 to 2e3 are rotatable, the contact of the
(7)実施の形態7
本発明の実施の形態7による外径測定装置について説明する。上記実施の形態1〜6では、リニアゲージ3を用いている。本実施の形態7では、上記実施の形態1〜6のそれぞれの構造に加えて、リニアゲージ3の替わりにレーザ光を照射して距離を測定するレーザ変位計等の非接触型距離測定具を用いる点が相違する。これにより、大径軸物部品8に対して非接触で測定することができるため、測定者による大径軸物部品8への測定具の接触子の接触力の相違等がもたらす測定誤差がなく、正確に測定することができる。
(7)
An outer diameter measuring apparatus according to the seventh embodiment of the present invention will be described. In the first to sixth embodiments, the
(8)実施の形態8
本発明の実施の形態7による外径測定装置について説明する。
(8)
An outer diameter measuring apparatus according to the seventh embodiment of the present invention will be described.
本実施の形態7による外径測定装置は、図9に示されたようにアーム1が4分割された構造を備えている。即ち、本体部として本体部1a1、1a2を有し、端部として端部1b1、1b2、及び端部1c1、1c2を有する。矢印Xで示された方向に沿って本体部1a1と本体部1a2との固定位置が変わることでX方向の長さを伸縮することができる。同様に、矢印Yで示された方向に沿って端部1b1と端部1b2、端部1c1と端部1c2との固定位置が変わることでY方向の長さを伸縮することができる。
The outer diameter measuring apparatus according to the seventh embodiment has a structure in which the
伸縮機構の一例として、図10に示されたように、本体部1a1が本体部1a2との間で固定するための固定用穴41を有し、本体部1a2が本体部1a1と固定するための固定用穴42を有する。同様に、端部1b1が端部1b2と固定するための固定用穴43を有し、端部1b2が端部1b1と固定するための固定用穴44を有する。図示されていない端部1c1と端部1c2との間においても同様にそれぞれ固定用穴を有する。
As an example of the expansion and contraction mechanism, as shown in FIG. 10, the main body 1a1 has a fixing
そして、所望の長さを実現するように相互の固定用穴の位置を合わせた状態で、図示されていないピン等を挿入することで固定する。 And it fixes by inserting the pin etc. which are not illustrated in the state which matched the position of the mutual fixing hole so that desired length might be implement | achieved.
本実施の形態7によれば、アーム1における本体部、端部の長さを伸縮可能としたことにより、大径軸物部品8の径に対し広い範囲で外径測定を可能とすることができる。
According to the seventh embodiment, since the length of the main body portion and the end portion of the
上述した実施の形態はいずれも一例であって、本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲内において様々に変形することが可能である。 The above-described embodiments are merely examples and do not limit the present invention, and various modifications can be made within the technical scope of the present invention.
1 アーム
1a、1a1、1a2 本体部
1b、1b1、1b2、1c、1c1、1c2 端部
2、2b、2d1、2d2、2e1〜2e3 位置決め治具
3 リニアゲージ
4 取っ手
5 基準プレート
6 ブロックゲージ
7 ノズル口
8 大径軸物部品
21 マグネット板
1
Claims (10)
第1の方向に延在する本体部と、前記第1の方向と直交する第2の方向に延在する端部を前記本体部の両端にそれぞれ有するアームと、
前記端部の端面にそれぞれ設けられ、前記部品の表面に接触するための球または円筒形状を有する位置決め治具と、
前記本体部に配置され、前記位置決め治具に表面が接触した前記部品までの距離を測定するためのゲージと、
を備えることを特徴とする部品の外径測定装置。 An outer diameter measuring device for measuring the outer diameter of a component,
A main body portion extending in a first direction, and an arm having ends extending in a second direction orthogonal to the first direction at both ends of the main body portion,
A positioning jig provided on each end face of the end portion and having a spherical or cylindrical shape for contacting the surface of the component;
A gauge for measuring the distance to the component that is disposed in the main body portion and the surface of the positioning jig is in contact with;
A device for measuring the outer diameter of a part, comprising:
前記ゲージを用いて、所定位置から前記ゲージまでの距離を零とするようにリセットを行う工程と、
前記部品の表面上に、前記アームの前記端部に設けられた前記位置決め治具をそれぞれ接触させる工程と、
前記リニアゲージにより、前記部品の外径を求めるために必要な前記所定位置から前記部品の表面までの距離を示すデータを取得する工程と、
を備えることを特徴とする部品の外径測定方法。 An outer diameter measuring method for measuring an outer diameter of a component using the outer diameter measuring apparatus according to any one of claims 1 to 8,
Using the gauge, resetting the distance from the predetermined position to the gauge to be zero; and
Contacting each of the positioning jigs provided at the end of the arm on the surface of the component;
The step of obtaining data indicating the distance from the predetermined position to the surface of the component necessary for obtaining the outer diameter of the component by the linear gauge;
A method for measuring the outer diameter of a part, comprising:
前記部品の表面上に、前記アームの両端に設けられた前記位置決め治具をそれぞれ接触させる工程において、前記位置決め治具のそれぞれの前記ノズル口からエアーが吹き出されるときの圧力差が所定値以下になるようにすることで、前記アームの前記本体部が延在する前記第1の方向に平行な軸線と前記部品の回転軸に平行な軸線との角度が垂直となるように回転調整することを特徴とする請求項9に記載の部品の外径測定方法。 An outer diameter measuring method for measuring an outer diameter of a part using the outer diameter measuring device according to claim 2,
In the step of bringing the positioning jigs provided at both ends of the arm into contact with the surface of the component, a pressure difference when air is blown from the nozzle ports of the positioning jig is a predetermined value or less. The rotation adjustment is performed so that the angle between the axis parallel to the first direction in which the main body portion of the arm extends and the axis parallel to the rotation axis of the component is vertical. The method of measuring an outer diameter of a part according to claim 9.
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Cited By (2)
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CN104251653A (en) * | 2014-09-26 | 2014-12-31 | 中色科技股份有限公司 | Device for measuring radial size of meshing type cutter head of edge crusher |
CN105882390A (en) * | 2014-09-15 | 2016-08-24 | 江苏舒尔驰精密金属成形有限公司 | An oil tank sealing cooperation plate locating part |
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2010
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