JP2014126481A - 円筒容器の幾何公差測定方法と測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】円筒容器を構成する構成材同士の幾何公差の測定精度を高まる。
【解決手段】幾何公差測定装置１００は、高圧ガスタンクＷｔの幾何公差を測定するに当たり、装置架台１０２に設置された第１アッパークランプ１１０と第１アンダークランプ１１２、および第２アッパークランプ１２０と第２アンダークランプ１２２にて、高圧ガスタンクＷｔをそのシリンダー部Ｗｔｓの外周にて保持する。こうしたタンク保持は、第１、第２のアッパー・アンダーのクランプが有するタンク保持弧状面Ｓｂにて行い、タンク保持弧状面Ｓｂをタンク設計上の設計半径ｒｓで規定される真円の円弧とする。幾何公差測定装置１００は、こうして保持した高圧ガスタンクＷｔの口金Ｗｔｋの外周に、測定機構部１３０にて、デジタルゲージ１４０の測定子を接触させたまま、シリンダー部Ｗｔｓのタンク中心軸ＣＬの軸回りに回転させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、円筒容器の幾何公差測定方法と測定装置に関する。

円筒容器は、多種多様な用途の基幹部品として多用されており、その外形形状の精度や円筒容器の特定部位をデータムとした場合の幾何公差に高い精度が求められる。こうした精度測定手法として、円筒容器の一態様である電子写真観光体用の円筒基体の外周面の振れを、円筒基体を回転させながら測定することが提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００６−２５１２３３号公報

ところで、電子写真観光体用の円筒基体では、円筒表面への静電潜像の形成を図る都合上、円筒表面については、曲がりや芯ズレが小さいことに加え、高い平滑性が求められる。このため、円筒基体をベアリングやＶ字状のいわゆるヤゲンで受けて回転させても、円筒基体表面の平滑性は回転の際の軸ブレにさほど影響しない。その一方、ある種の円筒容器では、その構成材同士の幾何公差が円筒表面の平滑性よりも重要視される場合がある。例えば、高圧ガスを貯留する高圧ガスタンクは、円筒形のタンク胴体部材とその端部から延びた円筒形の端部小径部材とを備え、燃料電池搭載車両や燃料電池発電プラント等において、所定の位置に設置される。そして、設置済みの高圧ガスタンクは、円筒形の端部小径部材において、燃料電池への配管と接続される。この配管は、高圧ガスの経路をなすことから、剛性が高く、配管末端の接続ポートの位置自由度はさほど高くない。よって、高圧ガスタンクの設置済みの状態において、タンク胴体部材と円筒形の端部小径部材との幾何公差が所定範囲に収まっていないと、円筒形の端部小径部材における配管接続に支障を来したり、接続作業が繁雑となる。高圧ガスタンクで代表されるこうした円筒容器について、上記の特許文献で提案された手法を適用すると、円筒表面の平滑の程度の影響を受けて回転時の軸ブレが起きるので、円筒形の胴体部材をデータムとする円筒形の端部小径部材の幾何公差の測定精度の低下が危惧される。こうしたことから、円筒形の胴体部材とその端部から延びた円筒形の端部小径部材とを備える円筒容器の幾何公差の測定精度の向上が要請されるに到った。このほか、円筒容器の幾何公差測定の低コスト化、省資源化、簡便化や、測定装置の小型化等が望まれていた。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、円筒容器の幾何公差測定方法が提供される。この円筒容器の幾何公差測定方法は、円筒形の胴体部材と該部材の端部から延びた円筒形の端部小径部材とを有する円筒容器の幾何公差を測定するに当たり、前記円筒容器を前記胴体部材の外周にて保持する工程（１）と、該保持された前記胴体部材の中心軸の軸回りに回転可能に保持済みの測定デバイスを、前記中心軸の軸回りに回転させる工程（２）とを備える。この形態の円筒容器の幾何公差測定方法では、測定デバイスの中心軸回りの回転により、胴体部材の保持箇所における外周、延いてはこの外周で定まる胴体部材の中心軸をデータムとする端部小径部材の幾何公差を、測定デバイスの測定機能により測定できる。そして、上記の形態の円筒容器の幾何公差測定方法では、幾何公差の測定に当たって、円筒容器をその胴体部材の外周にて保持すればよく、円筒容器を回転させない。この結果、上記の形態の円筒容器の幾何公差測定方法によれば、円筒表面の平滑程度の影響を幾何公差の測定精度から排除でき、その分、測定精度を高めることができる。また、外郭が大きくなりがちな円筒容器を回転させないので、容器回転機器やその駆動源も不要となり、機器構成の簡略化と小型化、測定コストの低減を図ることも可能となる。

（２）上記形態の円筒容器の幾何公差測定方法において、前記工程（１）では、前記胴体部材の設計上の半径で規定される真円の円弧で形成された弧状保持部を有する治具を用い、該治具の前記弧状保持部にて前記胴体部材の外周を把持して、前記胴体部材を保持するようにできる。こうすれば、真円円弧の弧状保持部による胴体部材の外周把持により、胴体部材の把持箇所における外周、延いてはこの外周で定まる胴体部材の中心軸がより正確に定まるので、これらをデータムとする端部小径部材の幾何公差の測定精度も高まる。

（３）本発明の他の形態によれば、円筒容器の幾何公差測定装置が提供される。この円筒容器の幾何公差測定装置は、円筒形の胴体部材と該部材の端部から延びた円筒形の端部小径部材とを有する円筒容器の幾何公差測定装置であって、装置架台に設置され、前記円筒容器を前記胴体部材の外周にて保持する治具と、該保持された前記胴体部材の中心軸に沿って前記胴体部材の端部から延びた前記端部小径部材との隔たりを測定する測定デバイスと、前記装置架台に設置され、前記保持された前記胴体部材の中心軸の軸回りに前記測定デバイスを回転可能に保持するデバイス保持部とを備える。そして、前記治具は、前記胴体部材の設計上の半径で規定される真円の円弧で形成された弧状保持部を有し、該弧状保持部にて前記胴体部材の外周を把持して、前記胴体部材を保持する。上記の形態の円筒容器の幾何公差測定装置は、デバイス保持部で胴体部材の中心軸の軸回りに回転可能に保持した測定デバイスを中心軸回りに回転させて、弧状保持部による胴体部材の把持箇所における外周、延いてはこの外周で定まる胴体部材の中心軸をデータムとする端部小径部材の幾何公差を測定する。そして、上記の形態の円筒容器の幾何公差測定装置では、幾何公差の測定に当たって、円筒容器をその胴体部材の外周にて弧状保持部で把持すればよく、円筒容器を回転させない。しかも、胴体部材の外周把持を真円円弧の弧状保持部で行うことで、胴体部材の把持箇所における外周、延いてはこの外周で定まる胴体部材の中心軸は、より正確に規定される。これらの結果、上記の形態の円筒容器の幾何公差測定装置によれば、円筒表面の平滑程度の影響を幾何公差の測定精度から排除でき、その分、測定精度を高めることができる。また、外郭が大きくなりがちな円筒容器を回転させないので、容器回転機器やその駆動源も不要となり、機器構成の簡略化と小型化、測定コストの低減を図ることも可能となる。

（４）上記形態の円筒容器の幾何公差測定装置において、前記治具は、前記弧状保持部を、前記設計上の半径を超える半径で規定される真円の円弧で形成されたものとした上で、前記弧状保持部の表面に、前記設計上の半径を超える半径と前記設計上の半径との差分に相当する厚みと弾性とを備える凹凸吸収部材を装着して備えるようにできる。こうすれば、凹凸吸収部材を介在させて前記弧状保持部にて前記胴体部材の外周を把持するので、胴体部材の外周表面に凹凸が存在しても、この凹凸は弾性を有する凹凸吸収部材により吸収される。よって、この形態の円筒容器の幾何公差測定装置によれば、弧状保持部により把持された胴体部材の把持箇所における外周、延いてはこの外周で定まる胴体部材の中心軸が胴体部材の外周表面の凹凸に拘わらず正確に定まるので、これらをデータムとする端部小径部材の幾何公差の測定精度も高まる。

（５）上記形態の円筒容器の幾何公差測定装置において、前記凹凸吸収部材は、測定対象の前記円筒容器の重量が増すほど硬度が高くなる硬度調整を受けて形成されている。こうすれば、円筒容器の重量による胴体部材の把持箇所における外周、延いてはこの外周で定まる胴体部材の中心軸のズレを抑制できるので、重量の影響を抑制もしくは回避して、端部小径部材の幾何公差の測定精度を高めることが可能となる。

本発明は、上記の形態で得られた幾何公差の測定結果による円筒容器の良品・不良品の判定として、円筒容器の製造方法或いは製造装置に適用できる。

第１実施形態の幾何公差測定装置１００を正面視と側面視して概略構成を模式的に示す説明図である。 アッパークランプの退避の態様を示す説明図である。 高圧ガスタンクＷｔの外形形状と幾何公差を規定する基準となるデータム規定の様子を示す説明図である。 高圧ガスタンクＷｔの外周表面の平滑性を規定する表面凹凸を想定した上でのデータムとタンク把持箇所との対応を示す説明図である。 他の実施形態の幾何公差測定装置１００Ａを正面視と側面視して概略構成を模式的に示す説明図である。 スペーサー１５０の装着の様子と取り得るスペーサーの形態の一例を示す説明図である。 また別の実施形態の幾何公差測定装置２００を正面視して概略構成を模式的に示す説明図である。 幾何公差測定装置２００を側面視した上でタンク保持の様子を合わせて示す説明図である。 他の実施形態の幾何公差測定装置１００Ｂを側面視して概略構成を模式的に示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。図１は第１実施形態の幾何公差測定装置１００を正面視と側面視して概略構成を模式的に示す説明図である。

図示するように、幾何公差測定装置１００は、装置架台１０２に、第１アッパークランプ１１０と、第１アンダークランプ１１２と、第２アッパークランプ１２０と、第２アンダークランプ１２２と、測定機構部１３０とを備える。第１アッパークランプ１１０と第１アンダークランプ１１２とは、対となって高圧ガスタンクＷｔを上下で把持する。この両クランプは、後述する高圧ガスタンクＷｔの設計半径ｒｓで規定される真円の円弧、詳しくは半円分の円弧とされたタンク保持弧状面Ｓｂを有する。そして、第１アッパークランプ１１０と第１アンダークランプ１１２とは、接合上面Ｓｂｕと接合下面Ｓｂｄとが接合することで、設計半径ｒｓの真円を全周に亘って形成し、設計半径ｒｓの真円形状のタンク保持弧状面Ｓｂで高圧ガスタンクＷｔのシリンダー部Ｗｔｓの外周を把持して当該タンクを保持する。第２アッパークランプ１２０と第２アンダークランプ１２２とについても同様である。

第１アッパークランプ１１０と第２アッパークランプ１２０とは、対応するアンダークランプに対して位置決め可能に退避する。図２はアッパークランプの退避の態様を示す説明図である。図示するように、第１と第２のアッパークランプは、対応するアンダークランプに対して上方に退避する構成、或いは対応するアンダークランプに対して旋回して退避する構成とされる。そして、第１と第２のアッパークランプは、いずれの構成であっても、図示しない基準ピンやダイヤピン等を用いて位置決めされた上で、接合下面Ｓｂｄを対応するアンダークランプの接合上面Ｓｂｕに接合させ、既述したように設計半径ｒｓの真円を形成して高圧ガスタンクＷｔのシリンダー部Ｗｔｓの外周を把持する。

このように把持される高圧ガスタンクＷｔについて説明する。図３は高圧ガスタンクＷｔの外形形状と幾何公差を規定する基準となるデータム規定の様子を示す説明図、図４は高圧ガスタンクＷｔの外周表面の平滑性を規定する表面凹凸を想定した上でのデータムとタンク把持箇所との対応を示す説明図である。

図３に示すように、高圧ガスタンクＷｔは、円筒形のシリンダー部Ｗｔｓの両端に凸状曲面形状のドーム部Ｗｔｄを接合した円筒容器であって、ドーム部Ｗｔｄの頂上に口金Ｗｔｋを有する。この口金Ｗｔｋは、高圧ガスタンクＷｔの両端から延び、シリンダー部Ｗｔｓより小径の円形シャフト材であり、少なくとも一方は、内部にガス流通路を有する。

こうした構成の高圧ガスタンクＷｔは、ガスバリア性を有する中空の樹脂製ライナーをカーボン繊維強化プラスチックやガラス繊維強化プラスチックで被覆したＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics : 繊維強化プラスチック）製のタンクであり、フィラメントワインディング法（以下、ＦＷ法）にて製造される。このＦＷ法は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸した繊維を中空の樹脂製ライナーの外周に繰り返し巻き付けて繊維強化樹脂層をライナーに形成した後、当該樹脂層に含まれる熱硬化樹脂を熱硬化させる。高圧ガスタンクＷｔは、熱硬化後の繊維強化樹脂層を外郭とし、その外形寸法は、タンク設計の際に設計半径ｒｓとされ、こうした半径となるよう、ＦＷ法において繊維の巻回数や樹脂含浸の程度が規定されている。その一方、高圧ガスタンクＷｔは、図示しない燃料電池搭載車両に搭載される際、シリンダー部Ｗｔｓの２箇所で図示しない載置台座に設置され、口金Ｗｔｋにおいてガス配管と接続される。

こうしたことから、高圧ガスタンクＷｔには、設置台座に当接する第１外周当接箇所Ａおよび第２外周当接箇所Ｂにおけるシリンダー部Ｗｔｓの外周で定まるタンク中心軸ＣＬをデータムとし、タンク中心軸ＣＬに対する口金Ｗｔｋの同軸度が所定範囲で要求される。この場合、熱硬化樹脂はＦＷ法での補強繊維の巻回が進むことでタンク外周側に押し出されて熱硬化し、この押出状況と熱硬化状況はシリンダー部Ｗｔｓにおいて一律でない。よって、高圧ガスタンクＷｔにおけるシリンダー部Ｗｔｓの外周には、凹凸が生じる。本実施形態の幾何公差測定装置１００は、こうした凹凸を考慮した上で、タンク中心軸ＣＬに対する口金Ｗｔｋの同軸度を測定する。この測定には、既述した第１アッパークランプ１１０と第１アンダークランプ１１２、第２アッパークランプ１２０と第２アンダークランプ１２２および測定機構部１３０が用いられる。第１アッパークランプ１１０と第１アンダークランプ１１２および第２アッパークランプ１２０と第２アンダークランプ１２２は、高圧ガスタンクＷｔが設置台座に当接する第１外周当接箇所Ａと第２外周当接箇所Ｂとに相当する箇所において、設計半径ｒｓの真円形状のタンク保持弧状面Ｓｂでシリンダー部Ｗｔｓの外周を把持して、高圧ガスタンクＷｔを保持する。

測定機構部１３０は、保持アーム１３１と、モーター１３２と、測定デバイスとしてのデジタルゲージ１４０とを備える。保持アーム１３１は、装置架台１０２に立設された脚１１４に対して回転自在に組み込まれ、モーター１３２の駆動力を受けて回転する。モーター１３２を用いることなく保持アーム１３１をハンドル操作にて回転させるようにしてもよい。そして、保持アーム１３１は、その回転軸ＤＣＬが第１アッパークランプ１１０と第１アンダークランプ１１２および第２アッパークランプ１２０と第２アンダークランプ１２２のタンク保持弧状面Ｓｂの中心軸と一致するように、脚１１４に組み込まれる。

デジタルゲージ１４０は、その接触子が口金Ｗｔｋの外周に接触するようにして、保持アーム１３１の先端に装着される。そして、このデジタルゲージ１４０は、その接触子を口金Ｗｔｋの外周に接触させたまま、保持アーム１３１の回転に伴って、タンク保持弧状面Ｓｂの中心軸である回転軸ＤＣＬの軸回りに回転し、接触子の変位を検出値として出力する。デジタルゲージ１４０を、アナログ式のダイヤルゲージとしてもよい。

次に、上記した幾何公差測定装置１００によるタンク中心軸ＣＬに対する口金Ｗｔｋの同軸度測定について説明する。まず、高圧ガスタンクＷｔの装着に備え、図２に示すように、第１アッパークランプ１１０と第２アッパークランプ１２０とを退避させる。次いで、図示しない搬送装置にて高圧ガスタンクＷｔを、第１アンダークランプ１１２と第２アンダークランプ１２２に載置する。この際、搬送装置は、第１外周当接箇所Ａと第２外周当接箇所Ｂに相当する箇所にて第１アンダークランプ１１２と第２アンダークランプ１２２に保持されるよう、高圧ガスタンクＷｔを搬送する。上記の両アンダークランプへの搬送に続き、退避済みであった第１アッパークランプ１１０と第２アッパークランプ１２０とを、その接合下面Ｓｂｄが対応するアンダークランプの接合上面Ｓｂｕに接合するように、セットし、両アッパークランプを図示しない押圧機器にて押圧する。これにより、高圧ガスタンクＷｔは、シリンダー部Ｗｔｓの外周全域において、設計半径ｒｓの真円形状のタンク保持弧状面Ｓｂで把持されて、第１、第２のアッパー・アンダーの上記クランプにて保持される。こうしたタンク保持の状態において、シリンダー部Ｗｔｓの外周全域に亘る上記のタンク保持弧状面Ｓｂによる把持により、タンク保持弧状面Ｓｂの中心軸と、第１外周当接箇所Ａおよび第２外周当接箇所Ｂにおけるシリンダー部Ｗｔｓの外周で定まるタンク中心軸ＣＬ、即ち第１、第２のアッパー・アンダーのクランプによる把持箇所で定まるタンク中心軸ＣＬとは、高い精度で一致する。これは、第１、第２のアッパー・アンダーのクランプによる把持箇所では、設計半径ｒｓの真円形状のタンク保持弧状面Ｓｂに高圧ガスタンクＷｔが倣うからである。

上記したタンク保持に続いて、デジタルゲージ１４０を保持アーム１３１を介してタンク保持弧状面Ｓｂの中心軸である回転軸ＤＣＬの軸回りに回転させる。これにより、デジタルゲージ１４０から、タンク中心軸ＣＬに対する口金Ｗｔｋの同軸度が測定される。測定後には、上記の手順を逆に行って高圧ガスタンクＷｔを取り除き、新たな高圧ガスタンクＷｔについて、同軸度測定を行う。

以上説明したように、本実施形態の幾何公差測定装置１００を用いた同軸度測定によれば、図３に示す第１外周当接箇所Ａおよび第２外周当接箇所Ｂにおけるシリンダー部Ｗｔｓの外周で定まるタンク中心軸ＣＬ、即ち第１、第２のアッパー・アンダーのクランプによる把持箇所で定まるタンク中心軸ＣＬをデータムとする口金Ｗｔｋの同軸度の測定に当たり、高圧ガスタンクＷｔを第１、第２のアッパー・アンダーのクランプで把持して保持すればよく、高圧ガスタンクＷｔを回転させない。よって、本実施形態の幾何公差測定装置１００を用いた同軸度測定によれば、ＦＷ法によりシリンダー部Ｗｔｓの表面に凹凸が存在しても、この凹凸の影響を口金Ｗｔｋの同軸度の測定精度から排除できるので、高い精度で口金Ｗｔｋの同軸度を測定できる。しかも、多量のガス貯留が求められるために外郭が大きくなる高圧ガスタンクＷｔを回転させいので、タンク回転機器やその駆動源も不要となる。この点から、本実施形態の幾何公差測定装置１００を用いた同軸度測定によれば、機器構成の簡略化と小型化を図ることができる。また、デジタルゲージ１４０を回転させればよりので、モーター１３２を小型のモーターとすれば良く、測定コストも低減できる。

この他、本実施形態の幾何公差測定装置１００では、設計半径ｒｓの真円形状のタンク保持弧状面Ｓｂにてシリンダー部Ｗｔｓをその外周全域に亘って把持して、高圧ガスタンクＷｔを保持する。よって、表面に凹凸がある高圧ガスタンクＷｔを設計半径ｒｓの真円形状のタンク保持弧状面Ｓｂに倣わせて、タンク保持弧状面Ｓｂの中心軸とタンク中心軸ＣＬとを高い精度で一致させるので、タンク保持弧状面Ｓｂの中心軸と一致済みの回転軸ＤＣＬの軸回りのデジタルゲージ１４０の回転により、口金Ｗｔｋの同軸度をより高い精度で測定できる。

本実施形態の幾何公差測定装置１００では、高精度での口金Ｗｔｋの同軸度測定が可能であることから、測定同軸度が所定範囲の高圧ガスタンクＷｔについては、これを良品として出荷できる。このため、良品の高圧ガスタンクＷｔについては、これを燃料電池搭載車両の載置台座に作業手順通りに設置すれば、口金Ｗｔｋに作業手順通りに無理なくガス配管を接続できる。つまり、剛性が高い故に配管末端の接続ポートの位置自由度がさほど高くないガス配管を、口金Ｗｔｋに容易に接続でき、配管接続作業が簡便となる。また、測定同軸度が所定範囲外の高圧ガスタンクＷｔについては、タンク両端の口金Ｗｔｋを軸支して回転させつつシリンダー部Ｗｔｓの表面凹凸と外径をやすり等にて矯正できる。こうすれば、矯正後の高圧ガスタンクＷｔを、測定同軸度が所定範囲の良品の高圧ガスタンクＷｔと同等に扱うことができる。

次に、他の実施形態について説明する。図５は他の実施形態の幾何公差測定装置１００Ａを正面視と側面視して概略構成を模式的に示す説明図、図６はスペーサー１５０の装着の様子と取り得るスペーサーの形態の一例を示す説明図である。この実施形態は、スペーサー１５０にてシリンダー部Ｗｔｓの凹凸を吸収する点に特徴がある。

図示するように、本実施形態の幾何公差測定装置１００Ａは、既述した幾何公差測定装置１００と同様、装置架台１０２に、第１アッパークランプ１１０と、第１アンダークランプ１１２と、第２アッパークランプ１２０と、第２アンダークランプ１２２と、測定機構部１３０とを備える。第１アッパークランプ１１０と第１アンダークランプ１１２、および第２アッパークランプ１２０と第２アンダークランプ１２２は、対となって高圧ガスタンクＷｔを上下で把持する。この両クランプは、高圧ガスタンクＷｔの設計半径ｒｓを超える半径（ｒｓ＋α）で規定される真円の円弧、詳しくは半円分の円弧とされたタンク保持弧状面ＳｂＬを有する。そして、上記の第１、第２のアッパー・アンダーのクランプは、接合上面Ｓｂｕと接合下面Ｓｂｄとが接合することで、半径（ｒｓ＋α）で規定される真円を形成し、半径（ｒｓ＋α）の真円形状のタンク保持弧状面ＳｂＬで高圧ガスタンクＷｔのシリンダー部Ｗｔｓの外周を取り囲む。また、上記の第１、第２のアッパー・アンダーのクランプは、タンク保持弧状面ＳｂＬに、スペーサー１５０を点在させて備える。スペーサー１５０は、弾性を有するゴム材から形成され、タンク保持弧状面ＳｂＬの表面に接着される。スペーサー１５０は、図６に示すように、タンク保持弧状面ＳｂＬの幅と同程度の薄葉状の長方体とできるほか、タンク保持弧状面ＳｂＬの幅より短い長さの薄葉状の長方体からなる分割タイプスペーサー１５１や、タンク保持弧状面ＳｂＬの側に多列の溝１５３を有する溝付スペーサー１５２とできる。スペーサー１５０を始めとする上記の各スペーサーは、弾性を備えるほか、高圧ガスタンクＷｔの設計半径ｒｓとこれを超える半径（ｒｓ＋α）との差分αに相当する厚みを備える。

この実施形態の幾何公差測定装置１００Ａでは、上記の差分αに相当する厚みのスペーサー１５０を半径（ｒｓ＋α）で規定される真円のタンク保持弧状面ＳｂＬとシリンダー部Ｗｔｓとの間に介在させた状態で、第１、第２のアッパー・アンダーのクランプにて、高圧ガスタンクＷｔのシリンダー部Ｗｔｓの外周をそのほぼ全域に亘って把持する。つまり、本実施形態の幾何公差測定装置１００Ａでは、上記の差分αに相当する厚みと弾性とを備えるスペーサー１５０にて、シリンダー部Ｗｔｓの表面凹凸を吸収した上で、高圧ガスタンクＷｔのシリンダー部Ｗｔｓの外周をそのほぼ全域に亘って把持する。よって、本実施形態の幾何公差測定装置１００Ａによれば、高圧ガスタンクＷｔのタンク中心軸ＣＬをシリンダー部Ｗｔｓの外周表面の凹凸に拘わらずより正確にタンク保持弧状面ＳｂＬの中心軸と一致させるので、タンク中心軸ＣＬに対する口金Ｗｔｋの同軸度を高精度で測定できる。この場合、図６に示す分割タイプスペーサー１５１や溝付スペーサー１５２を用いても、同様である。特に、溝付スペーサー１５２は、タンク保持弧状面ＳｂＬの側に多列の溝１５３を備えるので、溝１５３の縮みによってシリンダー部Ｗｔｓの表面凹凸の吸収効率が高まるので、より高精度の同軸度測定が可能となる。

上記したようにスペーサー１５０〜１５２を併用した幾何公差測定装置１００Ａは、以下に説明する実施形態とできる。つまり、スペーサー１５０〜１５２については、これを硬度調整剤の配合等を含む硬度調整を経て形成し、測定対象となる高圧ガスタンクＷｔの重量が増すほど硬度が高くなるようにする。こうした硬度調整をなしたスペーサー１５０〜１５２を用いれば、高圧ガスタンクＷｔの重量によるタンク中心軸ＣＬとタンク保持弧状面Ｓｂの中心軸とのズレを抑制できるので、タンク重量の影響を抑制もしくは回避して、口金Ｗｔｋの同軸度を高い精度で測定できる。この場合、タンク重量を直接受ける第１アンダークランプ１１２と第２アンダークランプ１２２におけるスペーサー１５０〜１５２についてだけ上記の硬度調整を行うようにすることもできる。この他、アッパー・アンダーのクランプについてのスペーサー１５０〜１５２を硬度調整した上で、タンク重量を直接受ける第１アンダークランプ１１２と第２アンダークランプ１２２におけるスペーサー１５０〜１５２についでは、第１アッパークランプ１１０と第２アッパークランプ１２０におけるスペーサー１５０〜１５２より硬度を高めるようにしてもよい。

図７はまた別の実施形態の幾何公差測定装置２００を正面視して概略構成を模式的に示す説明図、図８は幾何公差測定装置２００を側面視した上でタンク保持の様子を合わせて示す説明図である。この実施形態は、タンク搬入とタンク保持とを一連の動作にて行う点に特徴がある。

図示するように、本実施形態の幾何公差測定装置２００は、既述した幾何公差測定装置１００と同様の第１アッパークランプ２１０と、第１アンダークランプ２１２と、第２アッパークランプ２２０と、第２アンダークランプ２２２と、測定機構部１３０とを備え、タンクリフター兼用の押圧機構２５０を有する。上記の第１、第２のアッパー・アンダーの上記クランプは、第１アッパークランプ１１０等と同様、対となって高圧ガスタンクＷｔを上下で把持し、高圧ガスタンクＷｔの設計半径ｒｓで規定される真円の円弧、詳しくは半円分の円弧とされたタンク保持弧状面Ｓｂを有する。そして、この実施形態の幾何公差測定装置２００は、第１架台１０２ａに第１アッパークランプ２１０と第２アッパークランプ２２０とを備え、第２架台１０２ｂに第１アッパークランプ２１０と第２アッパークランプ２２０および測定機構部１３０を備える。その上で、幾何公差測定装置２００は、第１架台１０２ａと第２架台１０２ｂとを、架台下面側の図示しないリニアレールに沿って、図７における左右方向に水平にスライド可能に備える。これにより、幾何公差測定装置２００は、第１アッパークランプ２１０と第２アッパークランプ２２０とを、第１架台１０２ａごと、待機ポジションＳＰとワーキングポジションＷＰとの間をスライドさせ、第１アッパークランプ２１０と第２アッパークランプ２２０および測定機構部１３０を、第２架台１０２ｂごと、待機ポジションＳＰとワーキングポジションＷＰとの間をスライドさせる。そして、上記の第１、第２のアッパー・アンダーのクランプは、ワーキングポジションＷＰにて、高圧ガスタンクＷｔを把持する。また、測定機構部１３０は、ワーキングポジションＷＰにて、デジタルゲージ１４０を回転軸ＤＣＬ、即ちシリンダー部Ｗｔｓのタンク中心軸ＣＬの軸回りに回転させる。

押圧機構２５０は、タンク下方側に位置するプレート２３０と、タンク台座２３２と、連結アーム２５１と、クランプ押圧アーム２５２とを備える。プレート２３０は、図示しない上下動駆動機構により、第１、第２の架台下方の待機ポジションＳＰと架台上方のワーキングポジションＷＰとの間を上下動する。タンク台座２３２は、図８に示すように、例えばＶ字状のヤゲンにて高圧ガスタンクＷｔをその下方から受け、プレート２３０と共に、待機ポジションＳＰとワーキングポジションＷＰとの間を上下動する。クランプ押圧アーム２５２は、図７〜図８に示すように、連結アーム２５１にて、タンク台座２３２或いはプレート２３０と連結されている。よって、クランプ押圧アーム２５２にあっても、プレート２３０と共に、待機ポジションＳＰとワーキングポジションＷＰとの間を上下動する。この場合、押圧機構２５０は、ワーキングポジションＷＰにおいて、クランプ押圧アーム２５２を第１アッパークランプ２１０と第２アッパークランプ２２０の上方に位置させる。なお、クランプ押圧アーム２５２は、待機ポジションＳＰにおいては第１アッパークランプ２１０および第２アッパークランプ２２０と干渉する高さとなるが、待機ポジションＳＰでは、上記の両クランプは図７における右方或いは左方の待機ポジションＳＰに位置するため、機器干渉は起きない。

次に、上記した幾何公差測定装置２００を用いた口金Ｗｔｋの同軸度の測定シーケンスについて説明する。つまり、この実施形態の幾何公差測定装置２００は、図示しないシーケンス制御機器を備え、スタートボタンの操作を経て、口金Ｗｔｋの同軸度を自動計測する。スタートボタンの操作前に、幾何公差測定装置２００は、第１アッパークランプ２１０等を既述した待機ポジションＳＰに位置させ、タンク台座２３２への高圧ガスタンクＷｔの搬入を待機する。高圧ガスタンクＷｔが搬入されてタンク台座２３２に載置され、スタートボタンが操作されると、幾何公差測定装置２００は、タンク台座２３２および押圧機構２５０をプレート２３０と共にワーキングポジションＷＰまで昇降させる。このワーキングポジションＷＰは、高圧ガスタンクＷｔが、離間した第１アッパークランプ２１０と第１アンダークランプ２１２および離間した第２アッパークランプ２２０と第２アンダークランプ２２２のほぼ中央位置となるように設定されている。

プレート２３０等のワーキングポジションＷＰまでの昇降が完了すると、幾何公差測定装置２００は、第１アッパークランプ２１０と第１アンダークランプ２１２、第２アッパークランプ２２０と第２アンダークランプ２２２および測定機構部１３０を、架台ごと待機ポジションＳＰからワーキングポジションＷＰまでスライドさせる。この間、第１、第２のアッパー・アンダーのクランプは離間したままである。そして、ワーキングポジションＷＰは、離間した第１、第２のアッパー・アンダーのクランプが図３で説明したデータム箇所となるように設定されている。この状態を側面視すると、図８（Ａ）に示すように、タンク台座２３２に載置された高圧ガスタンクＷｔは、離間した第１アッパークランプ２１０と第１アンダークランプ２１２の間、離間した第２アッパークランプ２２０と第２アンダークランプ２２２の間に位置し、押圧機構２５０は、クランプ押圧アーム２５２を第１、第２のアッパークランプの上方に位置させている。なお、この図８（Ａ）では、プレート２３０とタンク台座２３２が第１アンダークランプ２１２、第２アンダークランプ２２２と干渉しているが、プレート２３０とタンク台座２３２は、図７に示すように第１、第２のアンダークランプの間に位置するので、機器干渉は起きない。

上記したクランプのスライドが完了すると、幾何公差測定装置２００は、プレート２３０とタンク台座２３２および押圧機構２５０を降下させる。これにより、高圧ガスタンクＷｔは、第１アンダークランプ２１２と第２アンダークランプ２２２のタンク保持弧状面Ｓｂに近づくよう降下し、押圧機構２５０は、クランプ押圧アーム２５２を第１アッパークランプ２１０と第２アッパークランプ２２０の天井面に押し当てる（図８（Ａ））。幾何公差測定装置２００は、更に上記の機器降下を継続するので、タンク台座２３２は、載置していた高圧ガスタンクＷｔを第１アンダークランプ２１２と第２アンダークランプ２２２に載せ替える。これにより、高圧ガスタンクＷｔは、上記のアンダークランプのタンク保持弧状面Ｓｂにシリンダー部Ｗｔｓの外周面が接合した状態となり、上記のアンダークランプにて下方から保持される。また、押圧機構２５０は、クランプ押圧アーム２５２にて第１アッパークランプ２１０と第２アッパークランプ２２０を押し下げる（図８（Ｂ））。幾何公差測定装置２００は、プレート２３０等が待機ポジションＳＰに復帰するまで上記の機器降下を継続するので、第１アッパークランプ２１０と第２アッパークランプ２２０は、クランプ押圧アーム２５２により継続して押し下げられ、やがて、接合下面Ｓｂｄを第１アンダークランプ２１２と第２アンダークランプ２２２の接合上面Ｓｂｕに接合させる（図８（Ｃ））。これにより、高圧ガスタンクＷｔは、そのシリンダー部Ｗｔｓにおいて第１、第２のアッパー・アンダーのクランプのタンク保持弧状面Ｓｂにより外周全域に亘って把持され、上記クランプに保持される。

プレート２３０等が待機ポジションＳＰに復帰して高圧ガスタンクＷｔの保持が完了すると、幾何公差測定装置２００は、モーター１３２を駆動制御して、デジタルゲージ１４０を、その接触子が口金Ｗｔｋの外周に接触したまま、回転軸ＤＣＬ、即ちシリンダー部Ｗｔｓのタンク中心軸ＣＬの軸回りに回転させる。この際のデジタルゲージ１４０の出力を読み取ることで、口金Ｗｔｋの同軸度測定が完了する。幾何公差測定装置２００は、測定完了後、上記した各シーケンスを逆に実行するので、同軸度測定済みの高圧ガスタンクＷｔは幾何公差測定装置２００から搬出される。なお、第１アッパークランプ２１０と第２アッパークランプ２２０は、対応するアンダークランプとの間にシャフト材とスプリングを用いた図示しない復帰機構により、対応するアンダークランプから離れるよう上昇する。

以上説明したように、本実施形態の幾何公差測定装置２００によれば、先に説明した実施形態と同様、高圧ガスタンクＷｔの回転を伴うことなく、口金Ｗｔｋの同軸度を高い精度で自動測定できるので、測定効率の向上、測定作業工数の低減を図ることができる。また、本実施形態の幾何公差測定装置２００によれば、水平方向および垂直方向への機器スライドを図れば良いので、設備構成の統一化や簡素化を図ることができる。

図９は他の実施形態の幾何公差測定装置１００Ｂを側面視して概略構成を模式的に示す説明図である。この実施形態は、シリンダー部Ｗｔｓの外周の一部領域を把持して高圧ガスタンクＷｔを保持する点に特徴がある。

図示するように、本実施形態の幾何公差測定装置１００Ｂは、装置架台１０２に、第１アッパークランプ１１０Ｂと第１アンダークランプ１１２Ｂ、および第２アッパークランプ１２０Ｂと第２アンダークランプ１２２Ｂとを備える。第１アッパークランプ１１０Ｂと第１アンダークランプ１１２Ｂとは、対となって高圧ガスタンクＷｔを上下で把持する。この両クランプは、高圧ガスタンクＷｔの設計半径ｒｓで規定される真円の円弧とされたタンク保持弧状面Ｓｂを有する。そして、第１アッパークランプ１１０と第１アンダークランプ１１２とは、接合上面Ｓｂｕと接合下面Ｓｂｄとの間に間隔規定ブロックＢｄを介在させて接合することで、設計半径ｒｓの真円をその一部領域、詳しくは下方側円弧領域と上方側円弧領域に亘って形成し、設計半径ｒｓの真円形状のタンク保持弧状面Ｓｂで高圧ガスタンクＷｔのシリンダー部Ｗｔｓの外周を把持して当該タンクを保持する。この場合、間隔規定ブロックＢｄは、アッパー・アンダーのクランプ間の間隔を規定するほか、その上下面に有するピンにて、アッパー・アンダーのクランプを位置決めする。第２アッパークランプ１２０Ｂと第２アンダークランプ１２２Ｂとについても同様である。

図９に示す実施形態の幾何公差測定装置１００Ｂによっても、先に説明した実施形態と同様、高圧ガスタンクＷｔの回転を伴うことなく、口金Ｗｔｋの同軸度を高い精度で測定できる。

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

例えば、上記の各実施形態では、対となるアッパー・アンダーのクランプをタンク保持に用いたが、アンダー側のクランプのみを備え、このアンダー側のクランプのタンク保持弧状面Ｓｂにシリンダー部Ｗｔｓの外周を接合させてタンク保持を図るようにしてもよい。この場合、アンダー側のクランプをＶ字状のヤゲンを有するものとしてもよい。

また、上記の各実施形態では、ＦＷ法にて繊維を巻回した繊維強化樹脂層を形成済みの完成品として高圧ガスタンクＷｔを測定対象としたが、ＦＷ法による繊維巻回に先立って、幾何公差測定装置１００等により、口金Ｗｔｋの同軸度を測定するようにしてもよい。こうすれば、次の利点がある。高圧ガスタンクは、ＦＷ法による繊維巻回の際、中空の樹脂製ライナーをその両端の口金Ｗｔｋを回転軸として回転させる。このため、樹脂製ライナーのシリンダー部Ｗｔｓと口金Ｗｔｋとの幾何公差が所定範囲に収まっていないと、シリンダー部Ｗｔｓが軸ブレして回転しつつ補強繊維の巻き付けを受けることから、補強繊維の巻回が不均一となり補強強度の均等化が妨げられかねない。しかしながら、中空の樹脂製ライナーをＦＷ法に処する前に幾何公差測定装置１００等にて口金Ｗｔｋの同軸度を測定すれば、その測定同軸度が所定範囲の樹脂製ライナーについては、これを良品としてＦＷ法に処して、高圧ガスタンクＷｔを製造できる。また、測定同軸度が所定範囲外の樹脂製ライナーについては、両端の口金Ｗｔｋを軸支して回転させつつ樹脂製ライナーのシリンダー部Ｗｔｓの表面を切削する、或いは、樹脂製ライナーのシリンダー部Ｗｔｓを軸支して回転させつつ口金Ｗｔｋの表面を切削することで、樹脂製ライナーと口金Ｗｔｋの同軸度を矯正できる。こうすれば、矯正後の樹脂製ライナーをＦＷ法に処して、高圧ガスタンクＷｔを製造できる。

また、上記の各実施形態では、測定デバイスとして、接触式のデジタルゲージ１４０を採用したが非接触の測定デバイスとすることもできる。例えば、光反射式の距離センサーをデジタルゲージ１４０に代えて用いてもよい。光反射式の距離センサーを用いる場合には、測定機構部１３０の保持アーム１３１に回転軸ＤＣＬの軸回りで保持した上で、光照射軌跡が回転軸ＤＣＬと交差するようにする。この場合、光照射軌跡と回転軸ＤＣＬのズレを予め把握しておけば、光照射軌跡と回転軸ＤＣＬとの交差は無用となる。つまり、測定デバイスは、接触式・非接触式を問わず各種の測定機器で構成され、測定デバイスの特定部分と端部小径部材である口金Ｗｔｋの外周との距離を測定する、もしくは、距離変化を測定することで、口金Ｗｔｋの幾何公差を測定する機能を有すればよい。

１００、１００Ａ、１００Ｂ…幾何公差測定装置
１０２…装置架台
１０２ａ…第１架台
１０２ｂ…第２架台
１１０、１１０Ｂ…第１アッパークランプ
１１２、１１２Ｂ…第１アンダークランプ
１１４…脚
１２０、１２０Ｂ…第２アッパークランプ
１２２、１２２Ｂ…第２アンダークランプ
１３０…測定機構部
１３１…保持アーム
１３２…モーター
１４０…デジタルゲージ
１５０…スペーサー
１５１…分割タイプスペーサー
１５２…溝付スペーサー
１５３…溝
２００…幾何公差測定装置
２１０、２１２…第１アンダークランプ
２２０、２２２…第２アンダークランプ
２３０…プレート
２３２…タンク台座
２５０…押圧機構
２５１…連結アーム
２５２…クランプ押圧アーム
Ａ…第１外周当接箇所
Ｂ…第２外周当接箇所
ＣＬ…タンク中心軸
ＳＰ…待機ポジション
ＷＰ…ワーキングポジション
Ｓｂ、ＳｂＬ…タンク保持弧状面
Ｂｄ…間隔規定ブロック
ｒｓ…設計半径
Ｗｔ…高圧ガスタンク
Ｗｔｄ…ドーム部
Ｗｔｓ…シリンダー部
Ｗｔｋ…口金
ＤＣＬ…回転軸
Ｓｂｄ…接合下面
Ｓｂｕ…接合上面

Claims (5)

1. 円筒形の胴体部材と該部材の端部から延びた円筒形の端部小径部材とを有する円筒容器の幾何公差測定方法であって、
   前記円筒容器を前記胴体部材の外周にて保持する工程（１）と、
   該保持された前記胴体部材の中心軸の軸回りに回転可能に保持済みの測定デバイスを、前記中心軸の軸回りに回転させる工程（２）とを備える
   円筒容器の幾何公差測定方法。
2. 前記工程（１）では、前記胴体部材の設計上の半径で規定される真円の円弧で形成された弧状保持部を有する治具を用い、該治具の前記弧状保持部にて前記胴体部材の外周を把持して、前記胴体部材を保持する請求項１に記載の円筒容器の幾何公差測定方法。
3. 円筒形の胴体部材と該部材の端部から延びた円筒形の端部小径部材とを有する円筒容器の幾何公差測定装置であって、
   装置架台に設置され、前記円筒容器を前記胴体部材の外周にて保持する治具と、
   該保持された前記胴体部材の中心軸に沿って前記胴体部材の端部から延びた前記端部小径部材の外周との隔たりを測定する測定デバイスと、
   前記装置架台に設置され、前記保持された前記胴体部材の中心軸の軸回りに前記測定デバイスを回転可能に保持するデバイス保持部とを備え、
   前記治具は、
   前記胴体部材の設計上の半径で規定される真円の円弧で形成された弧状保持部を有し、該弧状保持部にて前記胴体部材の外周を把持して、前記胴体部材を保持する
   円筒容器の幾何公差測定装置。
4. 前記治具は、前記弧状保持部を、前記設計上の半径を超える半径で規定される真円の円弧で形成されたものとした上で、前記弧状保持部の表面に、前記設計上の半径を超える半径と前記設計上の半径との差分に相当する厚みと弾性とを備える凹凸吸収部材を装着して備える請求項３に記載の円筒容器の幾何公差測定装置。
5. 前記凹凸吸収部材は、測定対象の前記円筒容器の重量が増すほど硬度が高くなる硬度調整を受けて形成されている請求項４に記載の円筒容器の幾何公差測定装置。

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