JP2014035237A - Diameter measuring apparatus for tapered hole ends - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、テーパー孔端部に形成される円の直径(内径)を簡易に検査することができるテーパー孔端部の直径測定装置に関する。 The present invention relates to a diameter measuring device for a tapered hole end that can easily inspect the diameter (inner diameter) of a circle formed at the tapered hole end.
従来から、3次元形状を測定する装置として、特許文献1、2などがある。特許文献1の三次元形状測定装置は、測定物の上面も側面も10〜100ナノメートルの超高精度で走査測定することができる。即ち、上面スタイラス1aは、エアスライド1cによりXY方向には振れずに測定物の上面を走査測定でき、第1のミラー1bとレンズ2deによりZ座標も精度良く測定でき、側面スタイラス2iaは、XY方向にのみ変位可能でZ方向には振れないので測定物の側面を走査測定でき、側面スタイラス2iaのZ座標測定は前記第1のミラー1bのZ座標測定値を利用して、より高精度に側面スタイラスのXY変位を傾斜角度測定部2jで測定することができるというものである。
Conventionally, there are
特許文献2の三次元形状測定装置は、光パルスの検出タイミングにかかわらず、奥行き方向の空間分解能及び測定精度を向上可能するため、色が規則的に経時変化する光パルスを生成するチャープ導入装置と、前記光パルスをワークに照射し切り出すことで該光パルスの反射光像を取得する反射光像取得部と、反射光像を分光し複数のカラーチャンネルでの各色情報を二次元位置毎に取得する色情報取得部とを備える。前記各色情報に対応する分光特性は、前記光パルスの波長範囲において少なくとも2つが交差するというものである。
The three-dimensional shape measuring apparatus of
しかしながら、特許文献1、2では、初期投資が極めて高いこと、また検査時間も長く多数の検体を検査するには向かない。
However, in
そこで、本発明は、簡易な構造で低廉で、極めて短時間でテーパー孔端部の直径を測定することができるとともに、テーパー孔側面とテーパー孔端部平坦部の交点である仮想交点間の直径も測定することができるテーパー孔端部の直径測定装置を提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention has a simple structure, is inexpensive and can measure the diameter of the tapered hole end in an extremely short time, and also has a diameter between virtual intersections that are intersections of the tapered hole side surface and the tapered hole end flat part. It is an object of the present invention to provide a diameter measuring device for the end of a tapered hole that can also be measured.
本発明は、上記課題を解決するため、
(1)
筒体と、前記筒体の一端に固定され内部中空で他端が平坦なアダプターと、前記アダプター内に挿入され一端には被検査体のテーパー面に当接するテーパーが外周に形成され他端側には前記アダプターに係止するツメを備えるとともに前記アダプター内を移動するヘッドと、前記筒体に固定される管状のステムと、前記ステムに挿通し前記筒体内で前記ヘッドと接触する測定子を備えるとともに前記ヘッドを前記筒体から押し出す方向へバネ付勢で押圧するスピンドルと、前記測定子の移動度を基準値からの差で表示するダイヤルゲージと、からなることを特徴とするテーパー孔端部の直径測定装置の構成とした。
(2)
さらに、目的の直径が形成されているテーパー孔が穿設された校正用マスターを備え、前記ヘッドを前記テーパー孔に挿入して前記ダイヤルゲージの0点校正をすることを特徴とする(1)に記載のテーパー孔端部の直径測定装置の構成とした。
(3)
(2)のテーパー孔端部の直径測定装置を用いて、テーパー孔端部の円の直径を測定することを特徴とするテーパー孔端部の直径の測定方法の構成とした。
(4)
前記テーパー孔端部が、断面弧状で、テーパー孔のテーパーと端部平坦面との交点である仮想交点間の直径を求めることを特徴とする(3)に記載のテーパー孔端部の直径の測定方法の構成とした。
In order to solve the above problems, the present invention
(1)
A cylindrical body, an adapter that is fixed to one end of the cylindrical body and is hollow inside and flat at the other end, and a taper that is inserted into the adapter and that contacts the tapered surface of the object to be inspected is formed on the outer periphery. Includes a claw that engages with the adapter and moves within the adapter, a tubular stem that is fixed to the cylinder, and a probe that is inserted through the stem and contacts the head in the cylinder. A tapered hole end comprising: a spindle that presses the head in a direction to push the head out of the cylindrical body with a spring bias; and a dial gauge that displays the mobility of the probe as a difference from a reference value. Part diameter measuring device.
(2)
And a calibration master having a taper hole having a desired diameter formed therein, wherein the head is inserted into the taper hole and zero calibration of the dial gauge is performed (1) It was set as the structure of the diameter measuring apparatus of the taper hole edge part as described in above.
(3)
The diameter of the tapered hole end is measured by using the diameter measuring device for the tapered hole end in (2), and the diameter of the tapered hole is measured.
(4)
The diameter of the tapered hole end portion according to (3), wherein the tapered hole end portion is arc-shaped in cross section, and a diameter between virtual intersection points that are intersection points between the taper of the tapered hole and the end flat surface is obtained. The measurement method was configured.
本発明は、以上の構成であるため、低廉で、極めて簡易かつ短時間でテーパー孔端部の円の直径を測定できる。テーパー孔端部が断面弧状であっても、テーパー孔側面と端部平坦面との交点である仮想交点間の直径を測定することができる。 Since the present invention has the above-described configuration, the diameter of the circle at the end of the tapered hole can be measured at a low cost, extremely simply and in a short time. Even if the end portion of the tapered hole has an arc shape in cross section, the diameter between the virtual intersections that are the intersection points between the side surface of the tapered hole and the flat surface of the end portion can be measured.
以下、図面に基づき本発明について詳細に説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to an Example.
図1に示すように、本発明であるテーパー孔端部の直径測定装置1は、筒体2と、アダプター3と、ヘッド4と、ダイヤルゲージ5とからなる。さらに、必要に応じて、図2に示す校正用マスター6を備え、図8、9に示すように、継手8とOリング9で気密的に嵌合する被検査体7のテーパー孔7hの端部に形成される円の直径、或いは図9に示すような端部断面が弧状7gに湾曲した場合の仮想交点7f間の直径(ここでは、直径φ=15.6が目標値である。)を求める装置である。
As shown in FIG. 1, the diameter measuring
筒体2は、ダイヤルゲージ5のステム5a及び測定子5cを収納するとともに、ヘッド4を可動(図1上下)可能に収納するに貫通(図1上下)する貫通孔2aが穿設されている。筒体2は、テーパー孔端部の直径測定時に測定者が把持する部分である。
The
なお、ステム5aを収納する貫通孔2a部をステム5aの略同長とし、さらにステム5aの外径と略同径の内径とすることで、測定時及び経時的なステム5aの固定位置の歪みが発生せず、精度よい前記直径の測定が可能になる。
The through
アダプター3は、内部が中空で、筒体2の一端にネジ3dなどで固定されるフランジ3bと、フランジ3bに連設する筒状のガイド3aからなり、ガイド3aの反フランジ3b側は平坦面3cとなっており、テーパー孔6a、7hの平坦な平坦面3c、端部7cに当接する。
The
ヘッド4は、ガイド3a内に上下動可能(図1上下方向白抜き矢印)に挿入される軸部4aと、軸部4aの一端の外周に形成され校正用マスター6のテーパー6b、被検査体のテーパー7dに当接するテーパー4bと、テーパー4bの他端側にアダプター3に筒体2内で係止するツメ4cとからなる。
The
後述のように、ヘッド4の上方向の移動度(図1白抜き上向き矢印)、即ちテーパー孔6a、7hの深さをテーパー孔端部の円の直径に換算する(図7)。ここでは、テーパー4bの傾きは、図1の上下方向(テーパー4b部に記載の波線)に対して15°の傾きのあるテーパー4bを例示した。
As will be described later, the upward mobility of the head 4 (the white upward arrow in FIG. 1), that is, the depth of the
ダイヤルゲージ5は、測定子5cを備えたスピンドル5bの上下の動きを、ラック及びピニオンなどの歯車5kを利用して、拡大回転運動に変換して、測定子5cの上下移動度を指針する比較測定器であり、別の基準物と比較してその変位量から測定値や差を求めるものである。例えば、株式会社ミツトヨなどの各種ダイヤルゲージ(http://www.mitutoyo.co.jp/products/dialgauge/dialgauge.html)が市場に流通している。
The dial gauge 5 uses a
ダイヤルゲージ5は、図1に示すように、例えば、内部に歯車5kなどのギヤシステムを収納するケース(図1裏面図示省略)と、前記ケース前面を覆い側面に回転可能に取り付けられた外枠5dと、外枠5dとともに回転する目盛り盤5eと、外枠5dを前記ケースに位置固定するストッパ5mと、前記ケースに固定されるとともに筒体2内に挿入され固定される管状のステム5aと、スピンドル5bと、測定子5cと、前記ケースに取り付けられスピンドル5bの他端を収納するキャップ5lと、スピンドル5bの上下動に伴って回転(図1中点線弧状両矢印)する歯車5kの回転によって比例回転する長針5h及び短針5iと、目盛り単位幅などが表記され前記ケースに固定された文字盤5fと、からなり、測定子5cの移動度(図1上向き白抜き矢印)を長針5h、短針5iの回転表示に変換する装置である。
As shown in FIG. 1, the dial gauge 5 includes, for example, a case (not shown in the back of FIG. 1) that houses a gear system such as a
スピンドル5bは、ステム5aに挿通し、筒体2内でヘッド4の後端4dと接触する測定子5cを先端に備え、ヘッド4を筒体2から押し出す方向へバネ付勢で押圧するとともに、前記ケースを貫通しヘッド4の上下動(図1中の点線両矢印)に伴って上下動し、歯車5kに上下動を伝達し、長針5h及び短針5iを回転させる。長針5hが1回転することで、短針5iは所定目盛り回転する。
The
測定子5c(スピンドル5b)の上下方向の移動度を回転運動へ変換するには、例えばスピンドル5bにラック(歯)が形成され、歯車5kがピニオンとなり、ラック・アンド・ピニオン機構で、測定子5cの移動度を複数の歯車で拡大させ、長針5h、短針5iを回転させる。
In order to convert the vertical mobility of the
ダイヤルゲージ5を筒体2に固定するには、ステム5aにクランプなどの固定具2bをネジ2cなど固定した上で、固定具2bをネジ2dなどで筒体2に固定するなどの方法がある。
In order to fix the dial gauge 5 to the
長針5h、短針5iには、それぞれ専用の目盛り盤5e、5nがある。被検査体7のテーパー孔7hの基準深さ(=テーパー孔7hの端部の円の直径)のときの長針5hの位置に外枠5dを回転させ、目盛り盤5eの0を合わせる。外枠5dの回転にともなって、目盛り盤5eも回転する。
The
長針5hの0位置が目的のテーパー孔端部の直径で、実施例1の場合、長針5hが0より左方向で停止すれば、スピンドル5bの上方向への移動度が基準より少ないことからテーパー孔端部の円の直径が目的の直径より大きいことを意味する。長針5hが0より右方向で停止すれば、スピンドル5bの上方向への移動度が基準より大きいことからテーパー孔端部の円の直径が目的の直径より小さいことを意味する。
The 0 position of the
ここでは、目的の直径(φ)を15.65mmとして、目盛り盤5eの0位置とした。そして、許容範囲は、15.60mm(目盛り盤5eの数字90)以上15.7mm(目盛り盤5eの数値10)より小さい直径とした。即ち、目盛り盤5eのグレー着色部分は規格外であることを意味する。図1では、長針が−0.03を示しており、そのときのテーパー孔端部の円の仮想直径は、図7に示すように15.634mmとなる。 Here, the target diameter (φ) was 15.65 mm, and the 0 position of the scale plate 5e was set. The allowable range is a diameter smaller than 15.60 mm (number 90 of the scale plate 5e) and 15.7 mm (number 10 of the scale plate 5e). That is, it means that the gray colored portion of the scale 5e is out of specification. In FIG. 1, the long hand indicates −0.03, and the virtual diameter of the circle at the end of the tapered hole at that time is 15.634 mm as shown in FIG.
校正用マスター6は、図2に示すように、図2下方に向かって細くなる断面(B)逆円錐台のテーパー孔6aを備える。ここでは、図2(B)上下方向の波線から15°の傾きで細くなるテーパー孔6aとした。テーパー孔6aの内側面がテーパー6bである。平坦面6cは、アダプター3のガイド3a下端の平坦面3cと当接する。
As shown in FIG. 2, the
テーパー孔6aの端部の直径は、15.650mmとした。傾き15°は、ヘッド4のテーパー4b及び被検査体7のテーパー孔7hのテーパー7dと同じ傾きで、被検査体7のテーパー7dの基準となり、被検査体7のテーパー端部の円の直径の基準となる。
The diameter of the end of the
次に、図3を参照して、基準位置校正(0点校正)方法について説明する。先ず、ヘッド4のテーパー4b及び校正用マスター6のテーパー6bを生地できれいに拭き取る。
Next, a reference position calibration (0 point calibration) method will be described with reference to FIG. First, the
ヘッド4は、ガイド内を上下動できるとともに、図3(A)に下向き矢印で示すように、アダプター3の外に突出するように押圧されている。そして、ヘッド4を校正用マスター6のテーパー孔6aに嵌め、アダプター3の平坦面3cを校正用マスター6の上面の平坦面6cに当接させる。ヘッド4は、ツメ4cがアダプター3に係止され、アダプター3から脱落しない。
The
ヘッド4は、押圧力でテーパー孔6aに挿入され、ヘッド4のテーパー4bが校正用マスター6のテーパー6bに当接する。そのときの長針5hの位置に目盛り盤5eの0を合わせるように、外枠5dを回転させる。そして、ストッパ5mで外枠5dを前記ケースに固定する。このときのヘッド4の進入位置(深度)が被検査体7のテーパー孔7h端部の円の直径(φ15.650mm)と1対1で相関する。
The
次に、被検査体7の検査方法について説明する。ここに示す被検査体7は、図8に示すように、継手8と気密的に螺合する。
Next, an inspection method for the
図8に示すように、被検査体7は、内部に流路7aが貫通する管で、流路7aの一端部内側に継手8と螺合するネジ山7bが形成される。また被検査体7の端部には底が平坦な端部7cが形成され、継手8と嵌合する。流路7aと端部7cは連通し、接続部にテーパー7d及び切り欠き7eが形成される。テーパー7d部にテーパー孔7hが形成される。
As shown in FIG. 8, the inspected
被検査体7を成形するには、先ず、流路7aにネジ山7bを切り込んだ後に、テーパー孔7hを穿設する。従って、テーパー孔7hのみを穿設すると、テーパー孔の穿設端部にバリが発生するため、テーパー孔とともに切り欠き7eも穿孔する。これにより、テーパー7dにバリがなく、継手8との螺合時に気密性を阻害しなくなる。
In order to mold the
ここで、継手8は、図7(A)に示すように、内部に流路8aが貫通する管で、一端外周部には被検査体7のネジ山7bと螺合するネジ部8bが設けられる。ネジ部8bの端部の平坦面8cの位置に、Oリング9が嵌められる。
Here, as shown in FIG. 7A, the joint 8 is a tube through which the
被検査体7と継手8が気密的に嵌合することで、液体の流路7a、8aが連通する。それらが螺合状態のとき、Oリング9がテーパー7dに位置して、螺合で圧縮変形することで、被検査体7と継手8を気密的にシールする(図7(B))。
Since the device under
液体としては、高圧のオイルなどが例示できる。Oリング9が気密的に被検査体7と継手8をシールするためには、この場合15°のテーパー7dが極めて重要である。
Examples of the liquid include high-pressure oil. In order for the O-ring 9 to hermetically seal the
図9に示すように、被検査体7のテーパー孔7hの端部7cは、テーパー7dと接続するものの、接続部は、弧状7gになっている。このように弧状7gのテーパー孔7h端部7cの円の直径は、簡単には測定できない。なお、他の図において、弧状7gは湾曲することなく、簡易的に角状で示している。
As shown in FIG. 9, although the
弧状7dの端部7cと、テーパー7dとの延設交点が、仮想交点7fで、検査されるテーパー孔7h端部の円の直径である。
The extending intersection of the
図4〜図6に、テーパー孔端部の円の直径を測定している状況を示した。図4には、検査した被検査体7のテーパー孔7hの直径が、目的の直径である場合を示した。ヘッド4の先端部が目標深度(図中左向き矢印)にあるので、テーパー孔端部の円の直径も目標直径である。
4 to 6 show a situation in which the diameter of the circle at the end of the tapered hole is being measured. FIG. 4 shows a case where the diameter of the tapered
即ち、ヘッド4の後端4dの押し上げ位置は校正用マスター6で校正したときと同じ位置(目標位置±0)で、このとき図1の長針5hは、目盛り盤5eの0を指針する。そして、テーパー孔端部の直径は、図7に示すように、15.650mmとなる。
That is, the push-up position of the
図5には、検査した被検査体7のテーパー孔7hの直径が、目的の直径より小さい場合を示した。ヘッド4の先端部が目標深度より−αだけ上に位置するので、テーパー孔端部の円の直径は目標直径より小さい。
FIG. 5 shows a case where the diameter of the tapered
即ち、ヘッド4の後端4dの押し上げ位置は校正用マスター6で校正したときより上に位置(目標位置−α)し、このとき図1の長針5hは、目盛り盤5eの0より−側を指針する。そして、テーパー孔端部の直径は、図7に示すように、15.650mmより小さい。
In other words, the push-up position of the
図6には、検査した被検査体7のテーパー孔7hの直径が、目的の直径より大きい場合を示した。ヘッド4の先端部が目標深度より+βだけ上に位置するので、テーパー孔端部の円の直径は目標直径より大きい。
FIG. 6 shows a case where the diameter of the tapered
即ち、ヘッド4の後端4dの押し上げ位置は校正用マスター6で校正したときより下に位置(目標位置+β)し、このとき図1の長針5hは、目盛り盤5eの0より+側を指針する。そして、テーパー孔端部の直径は、図7に示すように、15.650mmより大きい。
In other words, the push-up position of the
図7に示すように、本実施例では、基準直径値(長針5hの0)を15.650mmとし、15.60mm<φ仮想値mm<15.70mmを規格内としている。図1の目盛り盤5eの非グレー部に長針5hが位置する場合である。
As shown in FIG. 7, in this embodiment, the reference diameter value (0 of the
本実施例では、テーパー孔7hのテーパー7dの傾斜角を15°とした被検査体7の場合を示したが、勿論テーパー孔のテーパーの傾斜角、仮想直径、ダイヤルゲージ5の目盛り盤5eの0点等、校正用マスター6は、検査対象物のテーパー孔形状により、適宜変更できるものである。
In the present embodiment, the case of the
1 テーパー孔端部の直径測定装置
2 筒体
2a 貫通孔
2b 固定具
2c ネジ
3 アダプター
3a ガイド
3b フランジ
3c 平坦面
3d ネジ
4 ヘッド
4a 軸部
4b テーパー
4c ツメ
4d 後端
5 ダイヤルゲージ
5a ステム
5b スピンドル
5c 測定子
5d 外枠
5e 目盛り盤
5f 文字盤
5h 長針
5i 短針
5k 歯車
5l キャップ
5m ストッパ
5n 目盛り盤
6 校正用マスター
6a テーパー孔
6b テーパー
6c 平坦面
7 被検査体
7a 流路
7b ネジ山
7c 端部
7d テーパー
7e 切り欠き
7f 仮想交点
7g 弧状
7h テーパー孔
8 継手
8a 流路
8b ネジ部
8c 平坦面
9 Oリング
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