JP2025156729A - Cylindrical workpiece dimension measuring device and positioning method for the device - Google Patents
Cylindrical workpiece dimension measuring device and positioning method for the deviceInfo
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Abstract
Description
本発明は、筒状ワークの径を測定する寸法測定装置及び同装置の位置決め方法に関する。 The present invention relates to a dimension measuring device for measuring the diameter of a cylindrical workpiece and a positioning method for the device.
[用語の説明]
オーバボール径:OBDと略記される。ギヤの歯厚を測定するときに用いられる径である。
筒状ワークの径:OBD、OBDより大きな大径、OBDより小さい小径の総称である。
[Terminology]
Over-ball diameter: Abbreviated as OBD. This is the diameter used to measure the tooth thickness of a gear.
Diameter of cylindrical workpiece: A general term for OBD, a diameter larger than OBD, and a diameter smaller than OBD.
[従来のオーバボール径測定装置]
筒状ワークの径を測定する寸法測定装置は、各種のものが実用に供されてきた。その一つに、オーバボール径測定装置が知られている(例えば、特許文献1(図1)参照)。
[Conventional overball diameter measuring device]
Various dimension measuring devices for measuring the diameter of cylindrical workpieces have been put into practical use, one of which is an over-ball diameter measuring device (see, for example, Patent Document 1 (FIG. 1)).
ギヤを製造すると、歯厚が規定値より大きくなる場合や小さくなる場合がある。歯厚が規定値から許容値を超えて大きくなる、又は小さくなると、そのギヤは不合格となる。
ギヤの歯厚をキャリパーで直接測定する他、オーバボール径による測定法が知られている。
When a gear is manufactured, the tooth thickness may be larger or smaller than the specified value. If the tooth thickness is larger or smaller than the specified value by more than the allowable value, the gear will be rejected.
In addition to directly measuring the gear tooth thickness with a caliper, a measurement method using the overball diameter is also known.
[オーバボール径による測定法]
所定の径のボールを2個準備する。ギヤの歯溝に、180°ピッチで2個のボールを挿入する。歯厚が大きいと歯溝が小さくなり、ボールは浅く入る。歯厚が小きいと歯溝が大さくなり、ボールは深く入る。2個のボールの外側同士(又は内側同士)を測る。この測定値に基づいて歯厚が規定値に収まっているか否かが判定できる。
[Overball diameter measurement method]
Prepare two balls of a specified diameter. Insert the two balls into the gear tooth groove at a 180° pitch. If the tooth thickness is large, the tooth groove will be small and the balls will fit shallowly. If the tooth thickness is small, the tooth groove will be large and the balls will fit deep. Measure the outsides (or insides) of the two balls together. Based on this measurement, it can be determined whether the tooth thickness is within the specified value.
[従来の技術の概要]
特許文献1に開示されるオーバボール径測定装置では、主軸(θ軸)にギヤを取付ける。ギヤはθ軸回りに回される。θ軸に直交する軸(XU軸、XL軸、以下便宜的X軸という。)に沿って一対の接触子(ボール)が進退する。そして、θ軸に直交し且つXU軸に直交する直交軸(Y軸)に沿って、一対のボールは移動可能とされる。
[Summary of the Prior Art]
In the over-ball diameter measuring device disclosed in Patent Document 1, a gear is attached to a main shaft (θ axis). The gear rotates around the θ axis. A pair of contacts (balls) advances and retreats along axes (XU axis, XL axis, hereinafter referred to as X axis for convenience) perpendicular to the θ axis. The pair of balls is movable along an orthogonal axis (Y axis) perpendicular to the θ axis and also perpendicular to the XU axis.
[従来の技術の利点]
仮に、一対のボールがY軸に沿って移動不能とした場合、ギヤが主軸(θ軸)で位置決めされているため、ギヤの歯溝にボールが円滑に入らないことがある。
この場合、特許文献1の技術であれば、ボール側がY軸に沿って移動し、結果としてギヤの歯溝にボールが円滑に入るとい利点がある。
[Advantages of the prior art]
If the pair of balls were immobile along the Y axis, the balls may not smoothly fit into the gear tooth grooves because the gear is positioned by the main shaft (θ axis).
In this case, the technique of Patent Document 1 has the advantage that the ball moves along the Y axis, resulting in the ball smoothly entering the gear tooth grooves.
なお、X軸に沿ってボールを移動にする機構を便宜的にX軸移動機構と呼び、Y軸に沿って可動にする機構を便宜的にY軸移動機構と呼ぶことにする。 For convenience, the mechanism that moves the ball along the X-axis will be called the X-axis movement mechanism, and the mechanism that moves it along the Y-axis will be called the Y-axis movement mechanism.
X軸移動機構はY軸移動機構に載っている。そのため、仮にY軸移動機構が揺れる(または変形する)と、X軸移動機構は一緒に揺れる(または変形する)。
X軸移動機構はボールを移動する機構であるから、位置が変化することが好ましくない。対策として、Y軸移動機構の剛性を高めることが有効である。
The X-axis movement mechanism is mounted on the Y-axis movement mechanism, so if the Y-axis movement mechanism wobbles (or deforms), the X-axis movement mechanism will wobble (or deform) together.
Since the X-axis movement mechanism is a mechanism for moving the ball, it is undesirable for the position to change. Increasing the rigidity of the Y-axis movement mechanism is an effective countermeasure.
[従来の技術の欠点]
すなわち、特許文献1の技術では、Y軸移動機構にX軸移動機構を付設するため、オーバボール径測定装置は構造が複雑で、且つ高価になる。さらには、Y軸移動機構の剛性を高めるとさらに高価になると共にオーバボール径測定装置が大型になる。
[Disadvantages of the prior art]
That is, in the technology of Patent Document 1, since an X-axis movement mechanism is added to a Y-axis movement mechanism, the over-ball diameter measurement device has a complex structure and is expensive. Furthermore, if the rigidity of the Y-axis movement mechanism is increased, the device becomes even more expensive and large in size.
この種の寸法測定装置において、構造が複雑であるほど、故障が起こりやすくなり、補修費用が嵩む。このような費用の高騰は、寸法測定装置の普及を妨げる要因となる。
寸法測定装置の普及を促すためには、構造が簡単で、且つ安価な寸法測定装置を望まれる。
In this type of dimension measuring device, the more complex the structure, the more likely it is to malfunction, and the higher the repair costs become. Such rising costs are a factor that hinders the widespread use of dimension measuring devices.
In order to promote the widespread use of dimension measuring devices, a dimension measuring device that is simple in structure and inexpensive is desired.
本発明は、構造が簡単で、且つ安価な寸法測定装置を提供することを課題とする。 The objective of the present invention is to provide a dimension measuring device that is simple in structure and inexpensive.
本発明者らは、課題を解決するために種々の検討を重ねる中で、2組(二対)の接触子を使用することの着想を得た。この着想を図1(a)、(b)に基づいて説明する。 After extensive research into solving this problem, the inventors came up with the idea of using two sets (two pairs) of contacts. This idea is explained based on Figures 1(a) and (b).
図1(a)は比較例を説明する図である。
筒状ワーク101の外周を一対の接触子102、102で押圧した場合、接触子102、102の中心を通る中心軸104から、筒状ワーク101が中心軸104に直交する方向(図右又は左)へ移動する可能性がある。
この移動を許容する技術が特許文献1に開示される技術であると言える。
FIG. 1A is a diagram illustrating a comparative example.
When the outer periphery of the cylindrical workpiece 101 is pressed by a pair of contacts 102, 102, there is a possibility that the cylindrical workpiece 101 will move in a direction perpendicular to the central axis 104 (to the right or left in the figure) from the central axis 104 passing through the centers of the contacts 102, 102.
The technology that allows this movement is the technology disclosed in Patent Document 1.
特許文献1に開示される技術に代わる技術を、図1(b)に基づいて、説明する。
図1(b)において、中心軸に符号11を与え、中心軸11を第1中心軸、第2中心軸と区別するときには、第1にA、第2にBを添え、第1中心軸11A、第2中心軸11Bと呼ぶことにする。以下、他の構成要素についても同様である。
A technique that replaces the technique disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG.
In Fig. 1(b), the central axis is given the reference symbol 11, and when the central axis 11 is to be distinguished as a first central axis and a second central axis, the first axis is prefixed with A and the second axis is prefixed with B, and the axes are referred to as the first central axis 11A and the second central axis 11B, respectively. The same applies to the other components below.
図1(b)において、Y軸から時計方向へ角度θだけ回転させた軸を第1中心軸11Aとし、この第1中心軸11A上に一対の第1接触子13A、13Aを配置する。筒状ワーク70の外周を一対の第1接触子13A、13Aで押圧すると、筒状ワーク70は第1中心軸11Aから第1中心軸11Aに直交する方向へ移動する可能性はある。 In Figure 1(b), the axis rotated clockwise from the Y axis by an angle θ is defined as the first central axis 11A, and a pair of first contactors 13A, 13A are arranged on this first central axis 11A. When the outer periphery of the cylindrical workpiece 70 is pressed by the pair of first contactors 13A, 13A, there is a possibility that the cylindrical workpiece 70 will move from the first central axis 11A in a direction perpendicular to the first central axis 11A.
Y軸から反時計方向へ角度θだけ回転させた軸を第2中心軸11Bとし、この第2中心軸11B上に一対の第2接触子13B、13Bを配置する。筒状ワーク70の外周を一対の第2接触子13B、13Bで押圧すると、筒状ワーク70は第2中心軸11Bから第2中心軸11Bに直交する方向へ移動する可能性はある。
なお、一対の第2接触子13B、13Bは、第1接触子13A、13Aとは異なる周面(径が異なる面)を押圧する。
An axis rotated counterclockwise from the Y axis by an angle θ is set as the second center axis 11B, and a pair of second contactors 13B, 13B is arranged on this second center axis 11B. When the outer periphery of the cylindrical workpiece 70 is pressed by the pair of second contactors 13B, 13B, there is a possibility that the cylindrical workpiece 70 will move from the second center axis 11B in a direction perpendicular to the second center axis 11B.
The pair of second contacts 13B, 13B presses different peripheral surfaces (surfaces with different diameters) from those of the first contacts 13A, 13A.
第1中心軸11Aに直交する方向への移動と、第2中心軸11Bに直交する方向への移動とが相殺し合い、バランスがとれた所で筒型ワーク70は静止する。筒型ワーク70の長手中心軸(図面表裏方向へ延びる中心軸)70aは、X軸とY軸の原点17からδだけ変位して静止する。
すなわち、一対の第1接触子13A、13Aと一対の第2接触子13B、13Bとにより、筒型ワーク70が位置決めされた。この状態で寸法測定が行われる。
The movement in the direction perpendicular to the first central axis 11A and the movement in the direction perpendicular to the second central axis 11B cancel each other out, and the cylindrical workpiece 70 comes to rest when the balance is achieved. The longitudinal central axis 70a of the cylindrical workpiece 70 (the central axis extending from the front to the back of the drawing) comes to rest at a position displaced by δ from the origin 17 of the X-axis and Y-axis.
That is, the cylindrical workpiece 70 is positioned by the pair of first contacts 13A, 13A and the pair of second contacts 13B, 13B. In this state, the dimension measurement is carried out.
以上の知見に基づいて完成した発明は、次のとおりである。
請求項1に係る発明は、筒状ワークの径を測定する筒状ワークの寸法測定装置であって、
前記筒状ワークの外に配置され前記筒状ワークに押し当てられる一対の第1接触子と、この第1接触子とは別に前記筒状ワークの外に配置され前記筒状ワークに押し当てられ前記第1接触子とは異なる径を測定する一対の第2接触子と、前記第1接触子の位置情報に基づいて前記一対の第1接触子間の距離を演算し、前記第2接触子の位置情報に基づいて前記一対の第2接触子間の距離を演算する制御部を備え、
前記筒状ワークの長手中心軸に直交する軸を直交中心軸としたときに、
前記第1接触子同士を結ぶ第1中心軸と、前記第2接触子同士を結ぶ第2中心軸とが、前記直交中心軸を基準にして線対称の位置に配置されていることを特徴とする。
The invention completed based on the above findings is as follows.
The invention according to claim 1 is a dimension measuring device for a cylindrical workpiece that measures the diameter of the cylindrical workpiece,
a pair of first contactors arranged outside the cylindrical workpiece and pressed against the cylindrical workpiece; a pair of second contactors arranged outside the cylindrical workpiece separately from the first contactors and pressed against the cylindrical workpiece to measure a diameter different from that of the first contactors; and a control unit that calculates a distance between the pair of first contactors based on position information of the first contactors and calculates a distance between the pair of second contactors based on position information of the second contactors,
When an axis perpendicular to the longitudinal central axis of the cylindrical workpiece is defined as an orthogonal central axis,
The first central axis connecting the first contactors and the second central axis connecting the second contactors are arranged in line symmetry with respect to the orthogonal central axis.
すなわち、図1(b)において、筒状ワーク70の外に配置され筒状ワーク70に押し当てられる一対の第1接触子13A、13Aと、この第1接触子13A、13Aとは別に筒状ワーク70の外に配置され筒状ワーク70に押し当てられ第1接触子13A、13Aとは異なる径を測定する一対の第2接触子13B、13Bとを備え、筒状ワーク70の長手中心軸70aに直交する軸を直交中心軸70bとしたときに、第1接触子13A、13A同士を結ぶ第1中心軸11Aと、第2接触子13B、13B同士を結ぶ第2中心軸11Bとが、直交中心軸70bを基準にして線対称の位置に配置されていることを特徴とする。 In other words, as shown in FIG. 1(b), the device comprises a pair of first contactors 13A, 13A that are positioned outside the cylindrical workpiece 70 and pressed against the cylindrical workpiece 70, and a pair of second contactors 13B, 13B that are positioned outside the cylindrical workpiece 70 separately from the first contactors 13A, 13A and pressed against the cylindrical workpiece 70 to measure a diameter different from that of the first contactors 13A, 13A. When an axis perpendicular to the longitudinal center axis 70a of the cylindrical workpiece 70 is defined as an orthogonal center axis 70b, a first center axis 11A connecting the first contactors 13A, 13A and a second center axis 11B connecting the second contactors 13B, 13B are positioned in line-symmetrical positions with respect to the orthogonal center axis 70b.
請求項2に係る発明は、請求項1記載の筒状ワークの寸法測定装置であって、
前記第1接触子と前記第2接触子は、各々シリンダユニットに設けられており、
このシリンダユニットは、ピストンを収納する細長いシリンダと、前記ピストンから前記シリンダの外まで延びて先端に前記第1接触子又は前記第2接触子を有するピストンロッドと、前記シリンダに設けられ前記ピストンの前記ピストンロッドから遠い方の面を押す圧縮エアを供給するエア口と、前記シリンダに設けられ前記ピストンの前記ピストンロッド側の面を押すリターンばねと、前記シリンダに収納され前記ピストンの位置を測定する位置測定機構とからなることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 1,
the first contact and the second contact are each provided on a cylinder unit,
This cylinder unit is characterized by comprising: a long, thin cylinder that houses a piston; a piston rod that extends from the piston to the outside of the cylinder and has the first contact or the second contact at its tip; an air port that is provided in the cylinder and supplies compressed air that presses the surface of the piston away from the piston rod; a return spring that is provided in the cylinder and presses the surface of the piston facing the piston rod; and a position measurement mechanism that is housed in the cylinder and measures the position of the piston.
請求項3に係る発明は、請求項1記載の筒状ワークの寸法測定装置であって、
前記筒状ワークは外歯を有し、この外歯の歯先に接触させて大径を測定する接触子と、前記外歯の歯溝に挿入してオーバボール径を測定する接触子と、前記外歯の歯底に接触させて小径を測定する接触子との3種の接触子のうち、1つが前記第1接触子であり、残りのうちの1つが前記第2接触子であることを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 1,
The cylindrical workpiece has external teeth, and of the three types of contactors, namely, a contactor that comes into contact with the tips of the external teeth to measure the large diameter, a contactor that is inserted into the tooth grooves of the external teeth to measure the overball diameter, and a contactor that comes into contact with the bottoms of the external teeth to measure the small diameter, one is the first contactor and the remaining one is the second contactor.
請求項4に係る発明は、請求項1記載の筒状ワークの寸法測定装置であって、
この筒状ワークの寸法測定装置は、前記筒状ワークを載置しつつ回すターンテーブルを備えると共に、このターンテーブルの外に配置され前記筒状ワークの回転基準を検出する基準検出センサを備えていることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 1,
This device for measuring the dimensions of a cylindrical workpiece is characterized by having a turntable on which the cylindrical workpiece is placed and rotated, and also having a reference detection sensor located outside the turntable that detects the rotation reference of the cylindrical workpiece.
請求項5に係る発明は、請求項4項記載の筒状ワークの寸法測定装置であって、
前記ターンテーブルは、昇降機構で支持されていることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 4,
The turntable is characterized in that it is supported by an elevating mechanism.
請求項6に係る発明は、請求項5項記載の筒状ワークの寸法測定装置であって、
前記筒状ワークの高さ寸法内において、前記ターンテーブルの上面からの第1高さと、この第1高さより上位の第2高さが設定されたときに、
前記制御部は、前記第1中心軸に前記第1高さが合致するように前記昇降機構を制御し、前記第1高さで前記ターンテーブルを回しながら複数箇所の測定を実施し、次に、前記第1中心軸に前記第2高さが合致するように前記筒状ワークを上げ、前記第2高さで前記ターンテーブルを回しながら複数箇所の測定を実施し、次に、前記第1中心軸に前記第1高さが合致するように前記筒状ワークを下げる、一連の制御をなすことを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 5,
When a first height from the top surface of the turntable and a second height higher than the first height are set within the height dimension of the cylindrical workpiece,
The control unit is characterized by performing a series of controls, including controlling the lifting mechanism so that the first height matches the first central axis, performing measurements at multiple locations while rotating the turntable at the first height, then raising the cylindrical workpiece so that the second height matches the first central axis, performing measurements at multiple locations while rotating the turntable at the second height, and then lowering the cylindrical workpiece so that the first height matches the first central axis.
請求項7に係る発明は、請求項6項記載の筒状ワークの寸法測定装置であって、
前記ターンテーブルにマスターゲージを載せ、複数箇所の測定値を取得したときに、前記制御部は、取得した前記測定値に基づいて、前記筒状ワークにおける測定値を補正することを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 6,
When a master gauge is placed on the turntable and measurement values at multiple locations are obtained, the control unit corrects the measurement values of the cylindrical workpiece based on the obtained measurement values.
請求項8に係る発明は、請求項3記載の筒状ワークの寸法測定装置であって、
前記第1接触子は、前記オーバボール径を測定する接触子であり、
前記制御部は、オーバボール径を測定する接触子を、測定前に少なくとも1回だけ前記歯溝へ挿入する制御をなすことを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 3,
the first contactor is a contactor for measuring the overball diameter,
The control unit controls the insertion of the contact for measuring the overball diameter into the tooth groove at least once before measurement.
請求項9に係る発明は、請求項7項記載の筒状ワークの寸法測定装置であって、
前記制御部は、測定値が合格基準から外れたときに、不合格の表示を行うことを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 7,
The control unit is characterized in that it displays a failure when the measured value deviates from the pass standard.
請求項10に係る発明は、請求項7項記載の筒状ワークの寸法測定装置であって、
前記制御部は、取得した前記測定値を分析し、測定値が合格基準内であっても注意又は異常の表示を行うことを特徴とする。
The invention according to claim 10 is the cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 7,
The control unit analyzes the acquired measurement value and displays a warning or an abnormality even if the measurement value is within the acceptable standard.
請求項11に係る発明は、請求項6項記載の筒状ワークの寸法測定装置であって、
前記制御部は、精密測定の指令を受けたとき又は定期的に、測定箇所を増加する制御をなすことを特徴とする。
The invention according to claim 11 is the cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 6,
The control unit is characterized in that it controls to increase the number of measurement points when a command for precision measurement is received or periodically.
請求項12に係る発明は、請求項4項記載の筒状ワークの寸法測定装置であって、
前記ターンテーブルは、回転用制御モータで駆動され、
前記制御部は、前記回転用制御モータの回転角制御及び速度制御をなすことを特徴とする。
The invention according to claim 12 is the cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 4,
The turntable is driven by a rotation control motor,
The control unit controls the rotation angle and speed of the rotation control motor.
請求項13に係る発明は、請求項5項記載の筒状ワークの寸法測定装置であって、
前記昇降機構は、ターンテーブルに固定されたナットと、縦に延びて前記ナットにねじ込まれるねじ軸と、このねじ軸を回転自在に支える支持材と、前記ねじ軸の下端に固定された大径プーリと、モータ軸に小径プーリを有する昇降用制御モータと、前記大径プーリと前記小径プーリとに渡したベルトとを備え、
前記制御部は、前記筒状ワークが所定の高さになるように、前記昇降用制御モータを制御することを特徴とする。
The invention according to claim 13 is the cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 5,
The lifting mechanism includes a nut fixed to a turntable, a screw shaft extending vertically and screwed into the nut, a support member for rotatably supporting the screw shaft, a large-diameter pulley fixed to the lower end of the screw shaft, a lifting control motor having a small-diameter pulley on its motor shaft, and a belt stretched between the large-diameter pulley and the small-diameter pulley,
The control unit controls the lifting control motor so that the cylindrical workpiece reaches a predetermined height.
請求項14に係る発明は、請求項1項記載の筒状ワークの寸法測定装置の位置決め方法であって、
前記筒状ワークの寸法測定装置は、前記筒状ワークの中心穴に嵌るセンター軸と、前記第1接触子及び第2接触子を各々支えるクランプ及びL字ブラケットと、前記L字ブラケットを支えるコラムと、このコラムに前記L字ブラケットを固定する固定ボルトとを含み、
前記センター軸に着脱自在に嵌めるボスと、このボスを貫通して前記L字ブラケットまで延びるバーと、前記クランプと同形であって前記バーの両端に取外し可能に取付けられる治具クランプとを、準備する工程と、
前記L字ブラケットから前記クランプ及び前記第1・第2接触子を外し、前記センター軸から前記筒型ワークを外す工程と、
前記固定ボルトを緩めて前記L字ブラケットを移動可能にする工程と、
前記ボスを前記センター軸に嵌める工程と、
前記治具クランプを介して前記バーの両端に一対のL字ブラケットを固定する工程と、
この固定した状態で、前記固定ボルトを締め、前記一対のL字ブラケットを移動不能にする工程と、
前記治具クランプ、前記バー及び前記ボスを撤去する工程と、
位置決めされた一対のL字ブラケットへ前記クランプを介して前記第1接触子を固定し、位置決めされた一対のL字ブラケットへ前記クランプを介して前記2接触子を固定する工程とからなり、
前記ボス、前記バー及び前記治具クランプからなる調整治具を用いて、前記第1接触子及び前記第2接触子の位置決めを行う筒状ワークの寸法測定装置の位置決め方法を提供する。
The invention according to claim 14 is a positioning method for the cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 1, comprising:
the cylindrical workpiece dimension measuring device includes a center shaft that fits into a center hole of the cylindrical workpiece, a clamp and an L-shaped bracket that support the first contactor and the second contactor, respectively, a column that supports the L-shaped bracket, and a fixing bolt that fixes the L-shaped bracket to the column;
a step of preparing a boss that is detachably fitted onto the center shaft, a bar that passes through the boss and extends to the L-shaped bracket, and jig clamps that are the same shape as the clamps and that are detachably attached to both ends of the bar;
removing the clamp and the first and second contacts from the L-shaped bracket and removing the cylindrical workpiece from the center shaft;
loosening the fixing bolt to make the L-shaped bracket movable;
fitting the boss onto the center shaft;
Fixing a pair of L-shaped brackets to both ends of the bar via the jig clamp;
a step of tightening the fixing bolts in this fixed state to make the pair of L-shaped brackets immovable;
removing the jig clamp, the bar, and the boss;
a step of fixing the first contact to a pair of positioned L-shaped brackets via the clamp, and fixing the second contact to a pair of positioned L-shaped brackets via the clamp,
The present invention provides a positioning method for a cylindrical workpiece dimension measuring device, which positions the first contactor and the second contactor using an adjustment jig consisting of the boss, the bar, and the jig clamp.
請求項1に係る発明では、2組(二対)以上の接触子により、異なる径(例えば、オーバボール径、大径、小径)など多種類の寸法を、1台の寸法測定装置で測定することができる。しかも、2組(二対)の接触子を、直交中心軸を基準にして線対称に配置して筒状ワークを押圧することで、筒状ワークの位置決めが可能となる。 In the invention of claim 1, two or more sets (two pairs) of contacts can be used to measure a wide variety of dimensions, including different diameters (e.g., over-ball diameter, large diameter, small diameter), using a single dimension measuring device. Furthermore, by arranging the two sets (two pairs) of contacts line-symmetrically with respect to an orthogonal central axis and pressing against the cylindrical workpiece, it is possible to position the cylindrical workpiece.
仮に、ワーク位置決め装置と寸法測定装置を各々準備すると、設備コストが嵩む。対して、本発明では、寸法測定装置でワークの位置決めもなすため、設備コストを圧縮することができる。そして、寸法測定装置は、複数対の接触子を備えるだけであるから、構造は簡単であり、安価となる。
すなわち、本発明により、構造が簡単で、且つ安価な寸法測定装置が提供される。
If a workpiece positioning device and a dimension measuring device were to be prepared separately, the equipment costs would be high. In contrast, in the present invention, the dimension measuring device also positions the workpiece, so the equipment costs can be reduced. Furthermore, since the dimension measuring device only has multiple pairs of contacts, the structure is simple and inexpensive.
That is, the present invention provides a dimension measuring device that is simple in structure and inexpensive.
請求項2に係る発明では、接触子は細長いシリンダユニットで支持される。細長いため、狭い箇所に接触子を配置することができる。結果、寸法測定装置に、筒状ワークの外周に沿って多数の接触子を容易に配置し、1回で多種類の外径を測定することができる。 In the invention of claim 2, the contacts are supported by an elongated cylinder unit. Because they are elongated, the contacts can be placed in narrow spaces. As a result, multiple contacts can be easily placed along the outer periphery of a cylindrical workpiece in the dimension measuring device, making it possible to measure multiple outer diameters at once.
請求項3に係る発明では、筒状ワークは外歯を有し、寸法測定装置でオーバボール径と大径、又はオーバボール径と小径が測定可能である。
オーバボール径を測定するため、歯溝を有する筒状ワークの品質を向上させることができる。
In the invention according to claim 3, the cylindrical workpiece has external teeth, and the over-ball diameter and the large diameter, or the over-ball diameter and the small diameter, can be measured by the dimension measuring device.
Since the over-ball diameter is measured, the quality of cylindrical workpieces having tooth grooves can be improved.
請求項4に係る発明では、筒状ワークをターンテーブルで回しながら寸法測定を行うため、筒状ワークの外周の多数箇所の寸法を自動的に測定することができる。 In the invention of claim 4, the dimensions of the cylindrical workpiece are measured while it is being rotated on a turntable, making it possible to automatically measure the dimensions of multiple points on the outer periphery of the cylindrical workpiece.
請求項5に係る発明では、ターンテーブルは、昇降機構で支持されているため、高さが異なる複数箇所の寸法を測定することができる。したがって、クラッチプーリなど円板の周縁を折り曲げて立てた側壁に長い歯溝を形成する筒状ワークに対し、高さが異なる複数箇所の測定値に基づいて、歯溝に沿った曲がりを評価することができ、不良品を検出することができる。 In the invention of claim 5, the turntable is supported by an elevation mechanism, making it possible to measure dimensions at multiple locations at different heights. Therefore, for cylindrical workpieces such as clutch pulleys, which have long tooth grooves formed on the side walls created by bending the periphery of a disc, it is possible to evaluate the bending along the tooth grooves based on measurements at multiple locations at different heights, making it possible to detect defective products.
請求項6に係る発明では、第1高さにおける寸法測定を複数箇所実施し、第1高さより上位の第2高さにおける寸法測定を複数箇所実施し、一連の測定が終わったら筒状ワークを最初の高さに戻す。寸法測定を効率よく、迅速に行うことができる。測定が短時間で終わるため、本発明に係る寸法測定装置を、自動加工ラインに適用することができる。 In the invention of claim 6, dimensional measurements are performed at multiple locations at a first height, then at multiple locations at a second height higher than the first height, and once the series of measurements is complete, the cylindrical workpiece is returned to its initial height. Dimensional measurements can be performed efficiently and quickly. Because measurements are completed in a short time, the dimension measuring device of the present invention can be applied to automated processing lines.
請求項7に係る発明では、マスターゲージを用いて補正値を決定し、この補正値で測定値を補正するため、測定値の信頼性がより高まる。 In the invention of claim 7, a correction value is determined using a master gauge and the measurement value is corrected using this correction value, thereby increasing the reliability of the measurement value.
請求項8に係る発明では、測定前に第1接触子で筒状ワークの位置を修正する。この修正により、第1接触子のボールを、より確実に歯溝へ挿入することができる。結果、オーバボール径の測定値の信頼性(測定精度)がさらに高まる。 In the invention of claim 8, the position of the cylindrical workpiece is corrected using the first contactor before measurement. This correction allows the ball of the first contactor to be inserted more reliably into the tooth groove. As a result, the reliability (measurement accuracy) of the over-ball diameter measurement is further improved.
請求項9に係る発明では、測定値が合格基準から外れたときに、不合格の表示を行う。 量産に適用した場合、量産中に不合格を表示することで、不良品の流出を早期に阻むことができる。 In the invention of claim 9, a failure indication is displayed when the measured value falls outside the acceptance criteria. When applied to mass production, displaying a failure indication during mass production can prevent the outflow of defective products at an early stage.
請求項10に係る発明では、測定値が合格基準内であっても注意又は異常の表示を行うため、不良品の流出をさらに早期に阻むことができる。 The invention of claim 10 displays a warning or abnormality even if the measured value is within the acceptable standard, thereby preventing the release of defective products at an even earlier stage.
請求項11に係る発明では、精密測定を適宜実施することで、測定精度の確認ができる。 In the invention of claim 11, measurement accuracy can be confirmed by performing precise measurements as appropriate.
請求項12に係る発明では、ターンテーブルは、回転用制御モータで駆動される。筒状ワークの回転方向における位置が精度よく決定される。 In the invention according to claim 12, the turntable is driven by a rotation control motor. The position of the cylindrical workpiece in the rotation direction is determined with high precision.
請求項13に係る発明では、ターンテーブルは、昇降用制御モータとねじ軸により昇降される。筒状ワークの高さ方向における位置が精度よく決定される。 In the invention according to claim 13, the turntable is raised and lowered by an elevation control motor and a screw shaft. The vertical position of the cylindrical workpiece is determined with high precision.
請求項14に係る発明では、調整治具を用いて、接触子の位置決め(特に、軸合わせ)が容易になされる。
そのための、調整治具は、ボス、バー及び治具クランプからなる簡単な治具であり、治具は安価であり、それの調達は容易である。
According to the invention of claim 14, the positioning (particularly, axial alignment) of the contacts can be easily performed using an adjustment jig.
The adjustment jig used for this purpose is a simple jig consisting of a boss, a bar, and a jig clamp, and the jig is inexpensive and easy to procure.
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the attached drawings.
[接触子]
図2(a)に示すように、接触子13は、シリンダユニット20に設けられている。なお、接触子13をさらに第1~第3に区別するときには、先に説明したように、第1にA、第2にBを添え、さらに第3にCを添えて、第1接触子13A、第2接触子13B、第3接触子13Cと呼ぶ。
[Contact]
As shown in Fig. 2(a), the contactor 13 is provided on the cylinder unit 20. When the contactors 13 are further classified into first to third contactors, as explained above, the first contactor is designated by A, the second by B, and the third by C, and they are called the first contactor 13A, the second contactor 13B, and the third contactor 13C.
図2(b)に示すように、第1接触子13Aは、外歯73の歯溝に挿入してオーバボール径を測定する接触子である。そのために、第1接触子13Aは先端に所定の外径のボール14を有する。 As shown in Figure 2(b), the first contactor 13A is inserted into the tooth groove of the external tooth 73 to measure the overball diameter. To this end, the first contactor 13A has a ball 14 of a predetermined outer diameter at its tip.
図2(c)に示すように、第2接触子13Bは、外歯73の歯先74に接触して大径を測定する接触子である。そのために、第2接触子13Bは先端が尖り先となっている。
第3接触子13Cは、外歯73の歯底75に接触して小径を測定する接触子である。そのために、第3接触子13Cも先端が尖り先となっている。先尖りは、円錐台であってもよい。
2C, the second contactor 13B is a contactor that measures the large diameter by contacting the tooth tips 74 of the external teeth 73. For this reason, the tip of the second contactor 13B is sharp.
The third contactor 13C is a contactor that measures the minor diameter by coming into contact with the tooth bottom 75 of the external tooth 73. For this purpose, the third contactor 13C also has a pointed tip. The pointed tip may be a truncated cone.
[シリンダユニット]
図2(a)に示すように、シリンダユニット20は、ピストン21を収納する細長いシリンダ22と、ピストン21からシリンダ22の外まで延びて先端に第1接触子13Aと第2接触子13Bと第3接触子13Cの一つを有するピストンロッド23と、シリンダ22に設けられピストン21のピストンロッド23から遠い方の面を押す圧縮エアを供給するエア口24と、シリンダ22に設けられピストン21のピストンロッド23側の面を押すリターンばね25と、シリンダ22に収納されピストン21の位置(すなわち、接触子13の位置)を測定する位置測定機構30とからなる。
[Cylinder unit]
As shown in FIG. 2( a), the cylinder unit 20 comprises a long, thin cylinder 22 that houses the piston 21, a piston rod 23 that extends from the piston 21 to the outside of the cylinder 22 and has one of the first contact 13A, the second contact 13B, and the third contact 13C at its tip, an air port 24 that is provided in the cylinder 22 and supplies compressed air that presses the surface of the piston 21 away from the piston rod 23, a return spring 25 that is provided in the cylinder 22 and presses the surface of the piston 21 facing the piston rod 23, and a position measuring mechanism 30 that is housed in the cylinder 22 and measures the position of the piston 21 (i.e., the position of the contact 13).
好ましくは、エア口24は、シリンダ22の開口を閉じるリッド26に設けられる。また、ピストン21の後退限を規定するために、リッド26を開けて、所定長さの筒状ストッパ27を挿入する。 Preferably, the air vent 24 is provided in the lid 26 that closes the opening of the cylinder 22. Furthermore, to determine the retraction limit of the piston 21, the lid 26 is opened and a cylindrical stopper 27 of a predetermined length is inserted.
例えば、三方弁型のエア弁28を切り換えて、圧縮空気源29の圧縮エアをエア口24へ供給すると、ピストン21がリターンばね25を圧縮するように前進し、ピストンロッド23と共に接触子13が前進する。
エア弁28を切り換えて、圧縮空気源29からの供給を遮断し、エア口24を大気に開放すると、リターンばね25の作用でピストンロッド23と共に接触子13が後進し、元の位置(待機位置)へ戻る。
For example, when a three-way air valve 28 is switched to supply compressed air from a compressed air source 29 to the air port 24, the piston 21 moves forward to compress the return spring 25, and the contact 13 moves forward together with the piston rod 23.
When the air valve 28 is switched to cut off the supply from the compressed air source 29 and open the air port 24 to the atmosphere, the return spring 25 causes the contact 13 to move backward together with the piston rod 23 and return to its original position (standby position).
シリンダユニット20が細長いため、限られたスペースに多数本のシリンダユニット20を効率よく配置することができる。 Because the cylinder units 20 are long and narrow, a large number of cylinder units 20 can be efficiently arranged in a limited space.
[位置測定機構]
シリンダユニット20に収納される位置測定機構30は、例えば、ピストンロッド23の逆側へピストン21から延びるスケール板31と、このスケール板31を挟むようにして配置される投光器32と受光器33とからなる。
[Position measurement mechanism]
The position measuring mechanism 30 housed in the cylinder unit 20 comprises, for example, a scale plate 31 extending from the piston 21 on the opposite side of the piston rod 23, and a light emitter 32 and a light receiver 33 arranged on either side of the scale plate 31.
図2(d)に示すように、スケール板31には、狭い帯状の通穴であるスリット34が複数個設けられている。投光器32からレーザ光を発射すると、一部がスリット34を通過して、受光器33に到達する。受光器33は微細な受光素子が密に並んでおり、受光した素子と未受光素子とが区分されることから、受光長さL1とL2とが認識される。 As shown in Figure 2(d), the scale plate 31 has multiple slits 34, which are narrow, strip-shaped through-holes. When laser light is emitted from the light projector 32, some of the light passes through the slits 34 and reaches the light receiver 33. The light receiver 33 has a dense array of minute light-receiving elements, and the light-receiving elements are distinguished from the light-receiving elements, thereby recognizing the light-receiving lengths L1 and L2.
スケール板31が前進する又は後進すると、(スリット34の幅/受光長さL1)と(スリット34の幅/受光長さL2)の比率が変化する。この変化を監視し、スケール板31の位置を演算する。結果、位置測定機構30により、接触子13の位置が測定される。 When the scale plate 31 moves forward or backward, the ratio of (slit 34 width/light receiving length L1) to (slit 34 width/light receiving length L2) changes. This change is monitored and the position of the scale plate 31 is calculated. As a result, the position of the contact 13 is measured by the position measurement mechanism 30.
[筒状ワークの寸法測定装置]
図3に示すように、筒状ワークの寸法測定装置40(以下、寸法測定装置40と記す。)は、筒状ワーク70を載置しつつ回すターンテーブル41と、このターンターブル41を支持する昇降機構45と、接触子13を支えるクランプ42及びスタンド43と、これらを一括して支えるベース44とを備える。
[Cylindrical workpiece dimension measuring device]
As shown in FIG. 3, a dimensional measuring device 40 for a cylindrical workpiece (hereinafter referred to as the dimensional measuring device 40) includes a turntable 41 on which a cylindrical workpiece 70 is placed and rotated, a lifting mechanism 45 that supports the turntable 41, a clamp 42 and a stand 43 that support the contactor 13, and a base 44 that supports all of these together.
[昇降機構]
昇降機構45は、例えば、ベース44に立てられる支持材46と、この支持材46に軸受47を介して縦向きに取付けられるねじ軸48と、このねじ軸48にねじ結合されると共に支持材46で昇降可能にガイドされるナット49と、このナット49から上に延びる軸51と、ねじ軸48の下端に固定される大径プーリ52と、支持材46に固定される昇降用制御モータ53と、この昇降用制御モータ53のモータ軸に取付けられる小径プーリ54と、この小径プーリ54と大径プーリ52とに掛け渡されるベルト55とからなる。
[Lifting mechanism]
The lifting mechanism 45 comprises, for example, a support 46 erected on the base 44, a screw shaft 48 attached vertically to the support 46 via a bearing 47, a nut 49 screwed to the screw shaft 48 and guided by the support 46 so that it can be raised and lowered, a shaft 51 extending upward from the nut 49, a large-diameter pulley 52 fixed to the lower end of the screw shaft 48, a lifting control motor 53 fixed to the support 46, a small-diameter pulley 54 attached to the motor shaft of the lifting control motor 53, and a belt 55 stretched between the small-diameter pulley 54 and the large-diameter pulley 52.
昇降用制御モータ53は、ステッピングモータが好適であるが、回転角度の細かな制御や精密な位置制御が可能な制御モータであればよく、種類は問わない。 A stepping motor is preferably used as the lift control motor 53, but any type of control motor can be used as long as it is capable of fine control of the rotation angle and precise position control.
支持材46に縦溝56が設けられ、ナット49にキー57が設けられ、このキー57が縦溝56に嵌っている。キー57及び縦溝56はスプラインであってもよい。
昇降用制御モータ53で、小径プーリ54、ベルト55及び大径プーリ52を介してねじ軸48が回される。キー57の存在により、ナット49は回転しない。そのため、ナット49は上昇又は下降する。結果、ターンテーブル41は昇降する。すなわち、昇降用制御モータ53により、ターンテーブル41の高さは精密に制御される。
A longitudinal groove 56 is provided in the support member 46, and a key 57 is provided in the nut 49, and this key 57 fits into the longitudinal groove 56. The key 57 and the longitudinal groove 56 may be splines.
The lifting control motor 53 rotates the screw shaft 48 via the small diameter pulley 54, belt 55, and large diameter pulley 52. The presence of the key 57 prevents the nut 49 from rotating. Therefore, the nut 49 rises or falls. As a result, the turntable 41 rises or falls. In other words, the height of the turntable 41 is precisely controlled by the lifting control motor 53.
[ターンテーブル]
ターンテーブル41は、軸受58を介して軸51に回転可能に支持されている。ナット49に回転用制御モータ61が取付けられ、この回転用制御モータ61のモータ軸に小径ギヤ62が取付けられ、この小径ギヤ62がターンテーブル41の下部に一体形成された(または取付けられた)大径ギヤ63に噛み合っている。
回転用制御モータ61で、小径ギヤ62及び大径ギヤ63を介してターンテーブル41が回される。回転用制御モータ61により、ターンテーブル41の回転角度は精密に制御される。
[Turntable]
The turntable 41 is rotatably supported on the shaft 51 via a bearing 58. A rotation control motor 61 is attached to the nut 49, and a small diameter gear 62 is attached to the motor shaft of the rotation control motor 61. The small diameter gear 62 meshes with a large diameter gear 63 that is integrally formed (or attached) to the bottom of the turntable 41.
The turntable 41 is rotated by a rotation control motor 61 via a small diameter gear 62 and a large diameter gear 63. The rotation control motor 61 precisely controls the rotation angle of the turntable 41.
回転用制御モータ61は、ステッピングモータが好適であるが、回転角度の細かな制御や精密な位置制御が可能な制御モータであればよく、種類は問わない。 A stepping motor is preferably used as the rotation control motor 61, but any type of control motor can be used as long as it is capable of fine control of the rotation angle and precise position control.
[スタンド]
接触子13を支えるスタンド43は、例えば、ベース44から上へ延ばしたコラム64と、このコラム64に載せたL字ブラケット65と、このL字ブラケット65をコラム64に固定する固定ボルト66とからなる。
なお、L字ブラケット65の縦寸法を十分に大きくすることで、コラム64を省くことは差し支えない。しかし、固定ボルト66の高さ位置が下がり作業性が悪くなるので、コラム64で嵩上げすることにより、固定ボルト66を高い位置に配置することが望ましい。
[stand]
The stand 43 that supports the contact 13 is made up of, for example, a column 64 that extends upward from the base 44, an L-shaped bracket 65 placed on the column 64, and a fixing bolt 66 that fixes the L-shaped bracket 65 to the column 64.
It is possible to omit the column 64 by making the vertical dimension of the L-shaped bracket 65 sufficiently large. However, this would lower the height of the fixing bolt 66, making it difficult to work with, so it is preferable to raise the height with the column 64 and position the fixing bolt 66 at a higher position.
[L字ブラケットとクランプ]
図4に示すように、L字ブラケット65は、横部65aとこの横部65aから上へ延びる縦部65bとからなり、L字形を呈する部材である。そして、横部65aに水平に延びる長穴65cを有する。また、縦部65bに雌ねじ部65dを有する。
[L-bracket and clamp]
As shown in Figure 4, the L-shaped bracket 65 is an L-shaped member consisting of a horizontal portion 65a and a vertical portion 65b extending upward from the horizontal portion 65a. The horizontal portion 65a has a horizontally extending elongated hole 65c. The vertical portion 65b has a female thread portion 65d.
クランプ42は、クランプ本体42aと、抑え部材42bと、第1ボルト42cと、第2ボルト42dとからなる。クランプ本体42aと抑え部材42bに、シリンダユニット20に対応する溝42eが各々形成されている。 The clamp 42 consists of a clamp body 42a, a retaining member 42b, a first bolt 42c, and a second bolt 42d. The clamp body 42a and retaining member 42b each have a groove 42e formed in them that corresponds to the cylinder unit 20.
シリンダユニット20にクランプ本体42aを当てる。次に、シリンダユニット20に抑え部材42bを被せる。この抑え部材42bを第1ボルト42cでクランプ本体42aに固定する。これで、クランプ42が、シリンダユニット20にセットされた。 Place the clamp body 42a on the cylinder unit 20. Next, place the retaining member 42b over the cylinder unit 20. Secure this retaining member 42b to the clamp body 42a with the first bolt 42c. The clamp 42 is now set on the cylinder unit 20.
次に、第2ボルト42dを雌ねじ部65dにねじ込むことにより、クランプ本体42aをL字ブラケット65に取付ける。
次に、L字ブラケット65を、図3に示すコラム64へ固定ボルト66を用いて固定する。
Next, the clamp body 42a is attached to the L-shaped bracket 65 by screwing the second bolt 42d into the female thread portion 65d.
Next, the L-shaped bracket 65 is fixed to the column 64 shown in FIG.
以上により、図3に示すように、接触子13がクランプ42及びスタンド43を介してベース44に固定される。
なお、クランプ42の構成を、変更することは差し支えない。
As a result of the above, the contact 13 is fixed to the base 44 via the clamp 42 and the stand 43, as shown in FIG.
The configuration of the clamp 42 may be changed.
図5は寸法測定装置の平面図である。
図5に示すように、スタンド43へクランプ42により第1接触子13Aが固定され、同様に、第2接触子13B及び第3接触子13Cが固定されている。
Y軸から時計方向に角度θだけ回転した第1中心軸11Aに第1接触子13A、13Aが配置され、Y軸から反時計方向に角度θだけ回転した第2中心軸11Bに第2接触子13B、13Bが配置され、X軸上の第3中心軸11Cに第3接触子13C、13Cが配置されている。角度θは、この例では30°である。
FIG. 5 is a plan view of the dimension measuring device.
As shown in FIG. 5, the first contactor 13A is fixed to a stand 43 by a clamp 42, and similarly, the second contactor 13B and the third contactor 13C are fixed.
The first contactors 13A, 13A are arranged on a first central axis 11A rotated clockwise by an angle θ from the Y axis, the second contactors 13B, 13B are arranged on a second central axis 11B rotated counterclockwise by an angle θ from the Y axis, and the third contactors 13C, 13C are arranged on a third central axis 11C on the X axis. In this example, the angle θ is 30°.
[基準検出センサ]
加えて、筒状ワークの回転基準を検出する基準検出センサ68が、ターンテーブル41の外に配置されている。
[Reference detection sensor]
In addition, a reference detection sensor 68 for detecting the rotation reference of the cylindrical workpiece is disposed outside the turntable 41 .
[筒状ワーク]
図6(a)に示すように、筒状ワーク70は、例えば、周壁71と、この周壁71の一端を閉じる底部72と、周壁71の外面に形成された外歯73とからなる。底部72には中心に、中心穴72aが設けられている。
この中心穴72aは、図3において、ターンテーブル41から上へ延びるセンター軸41aに対して、隙間を加えた穴である。そのため、筒状ワーク70は水平に隙間の分だけ移動可能である。
[Cylindrical workpiece]
6(a), a cylindrical workpiece 70 is made up of, for example, a peripheral wall 71, a bottom portion 72 that closes one end of the peripheral wall 71, and external teeth 73 formed on the outer surface of the peripheral wall 71. A central hole 72a is provided in the center of the bottom portion 72.
3, this center hole 72a is a hole with a gap added to the center shaft 41a extending upward from the turntable 41. Therefore, the cylindrical workpiece 70 can move horizontally by the amount of the gap.
図6(b)に示すように、外歯73は、歯先74と歯底75とを有し、歯底75に小径の基準穴76が貫通する形態で設けられている。
図6(a)に示すように、基準穴76は高さ違いで、第1基準穴76Aと、第2基準穴76Bと、第3基準穴76Cとからなる。
As shown in FIG. 6B, the external teeth 73 have tooth tips 74 and tooth bottoms 75, and a small-diameter reference hole 76 is provided through the tooth bottoms 75.
As shown in FIG. 6A, the reference holes 76 are at different heights and comprise a first reference hole 76A, a second reference hole 76B, and a third reference hole 76C.
第1基準穴76Aは、後述する「第1高さ」に対応する穴であり、それより上位に設定された第2基準穴76Bは、「第2高さ」に対応する穴であり、それより上位の第3基準穴76Cは、「第3高さ」に対応する穴である。 The first reference hole 76A is a hole corresponding to the "first height" described below, the second reference hole 76B set higher is a hole corresponding to the "second height", and the third reference hole 76C set higher is a hole corresponding to the "third height".
第1基準穴76Aは1個でも差し支えないが、この第1基準穴76Aを基準検出センサ68で検出することを考慮すると、全ての歯底75に設けるなど、複数個設けることが望ましい。第2・第3基準穴76B、76Cも同様である。穴の数が多いほど、少ない回転角度で基準検出が完了し、測定時間の短縮化が図れるからである。 Although one first reference hole 76A is sufficient, considering that this first reference hole 76A will be detected by the reference detection sensor 68, it is desirable to provide multiple holes, such as holes at all tooth roots 75. The same applies to the second and third reference holes 76B and 76C. The more holes there are, the smaller the rotation angle required to complete reference detection, shortening the measurement time.
[基準検出センサ]
図6(c)に示すように、基準検出センサ68は、例えば、ケース68a内に発光素子68bと受光素子68cとを有する。
発光素子68bから発射したレーザ光68dが歯先74又は歯底75で反射されると、反射光が受光素子68cに到達する。受光素子68cは反射光を電気的に認識する。
[Reference detection sensor]
As shown in FIG. 6C, the reference detection sensor 68 has, for example, a light emitting element 68b and a light receiving element 68c in a case 68a.
When a laser beam 68d emitted from the light-emitting element 68b is reflected by the tooth tip 74 or the tooth bottom 75, the reflected light reaches the light-receiving element 68c, which electrically recognizes the reflected light.
図6(d)に示すように、基準検出センサ68の中心が基準穴76に合致すると、レーザ光68dは基準穴76へ進入し、反射光が得られない。得られても弱い反射光となる。このときに、受光素子68cは基準穴76を検出する。
よって、図5において、ターンテーブル41で筒状ワーク70が回されると、基準検出センサ68が基準穴76を検出する。
6(d), when the center of the reference detection sensor 68 coincides with the reference hole 76, the laser beam 68d enters the reference hole 76, and no reflected light is obtained. Even if a reflected light is obtained, it is a weak reflected light. At this time, the light receiving element 68c detects the reference hole 76.
Therefore, in FIG. 5, when the cylindrical workpiece 70 is rotated by the turntable 41 , the reference detection sensor 68 detects the reference hole 76 .
[制御部]
図7に示すように、制御部80は、基準検出センサ68から基準検出情報を得る。
制御部80は、回転用制御モータ61の回転角制御及び速度制御をなす。
制御部80は、昇降用制御モータ53の回転角制御をなす。昇降用制御モータ53の回転角制御により、ターンテーブルの高さ位置が正確に制御される。
[Control unit]
As shown in FIG. 7, the control unit 80 obtains reference detection information from the reference detection sensor 68 .
The control unit 80 controls the rotation angle and speed of the rotation control motor 61 .
The control unit 80 controls the rotation angle of the lift control motor 53. By controlling the rotation angle of the lift control motor 53, the height position of the turntable is accurately controlled.
制御部80は、エア弁28を開閉制御することで、一対の第1接触子13Aを前進/後進させ、オーバボール径測定値を取得し、一対の第2接触子13Bを前進/後進させ、大径測定値を取得し、一対の第3接触子13Cを前進/後進させ、小径測定値を取得する。
制御部80は、得られた測定値を、基準値と比較して、合否判定を行う。
The control unit 80 controls the opening and closing of the air valve 28 to move the pair of first contactors 13A forward/backward to obtain the overball diameter measurement value, move the pair of second contactors 13B forward/backward to obtain the large diameter measurement value, and move the pair of third contactors 13C forward/backward to obtain the small diameter measurement value.
The control unit 80 compares the obtained measurement value with a reference value and makes a pass/fail determination.
さらに、制御部80は、後述するフローに基づき、通常測定モード、補正値決定モード、精密測定モードなどを実行する。 Furthermore, the control unit 80 executes normal measurement mode, correction value determination mode, precision measurement mode, etc. based on the flow described below.
[通常測定モード]
図8に示すように、ステップ番号(以下、STと略記する。)01にて、筒状ワークをロボット(または人手)によりターンテーブルに載せる。
昇降機構を制御して、筒状ワークを「第1高さ」に設定する(ST02)。そして、ターンテーブルを所定の速度で回す(ST03)。
基準検出センサが第1基準穴を検出したら(ST04)、ターンテーブルを止める(ST05)。
[Normal measurement mode]
As shown in FIG. 8, in step number (hereinafter abbreviated as ST) 01, a cylindrical workpiece is placed on a turntable by a robot (or manually).
The lifting mechanism is controlled to set the cylindrical workpiece to the "first height" (ST02), and the turntable is then rotated at a predetermined speed (ST03).
When the reference detection sensor detects the first reference hole (ST04), the turntable is stopped (ST05).
ST06にて、一対の第1接触子(OBD測定用接触子)を、前進させ後進させる。この動作は原則として1回実施する。複数回繰り返すことは差し支えない。
図2(b)に示すように、ボール14が歯溝に進入する。この進入により、筒状ワークの位相がずれている場合、このずれが是正される。
In ST06, the pair of first contacts (OBD measurement contacts) are moved forward and backward. This operation is generally performed once, but it may be repeated multiple times.
As shown in Fig. 2(b), the balls 14 enter the tooth grooves. If the cylindrical workpiece is out of phase with one another, this entry corrects the misalignment.
ST07にて、第1接触子でOBDを測定し(図2(b)参照)、第2接触子で大径を測定し(図2(c)参照)、第3接触子で小径(図2(c)参照)を測定する。
得られた測定値を基準値と比較して評価し(ST08)、合否を判定する(ST09)。
不合格の場合は、不合格であることを表示する(ST10)。不合格の場合は、このフローを終える。
In ST07, the OBD is measured with the first contactor (see FIG. 2(b)), the large diameter is measured with the second contactor (see FIG. 2(c)), and the small diameter is measured with the third contactor (see FIG. 2(c)).
The obtained measured value is compared with a reference value for evaluation (ST08), and pass/fail is determined (ST09).
If the test is unsuccessful, a message indicating this is displayed (ST10), and the flow ends.
合格の場合は、ST11にて、ターンテーブルを所定角度(例えば120°)だけ回し、ターンテーブルを止める(ST12)。
ST13にて、一対の第1接触子(OBD測定用)を、前進させ後進させる。
そして、新しい箇所を対象に、測定を実施し(ST14)、測定値を評価し(ST15)、合否判定を行い(ST16)、不合格の場合は不合格を表示する(ST17)。
If the test passes, the turntable is rotated by a predetermined angle (for example, 120°) in ST11 and then stopped (ST12).
In ST13, the pair of first contacts (for OBD measurement) are moved forward and backward.
Then, measurements are carried out on the new location (ST14), the measured values are evaluated (ST15), a pass/fail decision is made (ST16), and if the result is unsuccessful, a failure is displayed (ST17).
ST18にて、第1高さでの測定を続ける場合は、ST11に戻り、ST12~ST17を繰り返す。
この繰り返しにより、第1高さにおいて複数の測定値が得られる。
ST18にて、第1高さでの測定を終了する場合は、図9へ進む。
In ST18, if measurement at the first height is to be continued, the process returns to ST11 and ST12 to ST17 are repeated.
This repetition provides multiple measurements at the first height.
If measurement at the first height is to be completed in ST18, the process proceeds to FIG.
図9のST21にて、昇降機構を制御して、筒状ワークを「第2高さ」に設定する
図9のST22~ST36は、図8のST03~ST17と同じであるため、詳細な説明は省略する。
すなわち、図9にて、第2高さにおける測定を実施する。
ST37にて、第2高さでの測定を続ける場合は、ST30に戻り、ST31~ST36を繰り返す。
この繰り返しにより、第2高さにおいて複数の測定値が得られる。
ST37にて、第2高さでの測定を終了する場合は、図10へ進む。
In ST21 of FIG. 9, the lifting mechanism is controlled to set the cylindrical workpiece to the "second height." ST22 to ST36 of FIG. 9 are the same as ST03 to ST17 of FIG. 8, and therefore detailed explanations will be omitted.
That is, in FIG. 9, measurements are performed at the second height.
In ST37, if measurement at the second height is to be continued, the process returns to ST30 and ST31 to ST36 are repeated.
This repetition provides multiple measurements at the second height.
In ST37, if the measurement at the second height is to be completed, the process proceeds to FIG.
図10のST41にて、昇降機構を制御して、筒状ワークを「第3高さ」に設定する
図10のST42~ST56は、図9のST22~ST36と同じであるため、詳細な説明は省略する。
すなわち、図10にて、第3高さにおける測定を実施する。
ST57にて、第3高さでの測定を続ける場合は、ST50に戻り、ST51~ST56を繰り返す。
この繰り返しにより、第3高さにおいて複数の測定値が得られる。
ST57にて、第3高さでの測定を終了する場合は、ST58にて、筒状ワークをターンテーブルから取り外す。
以上で、通常測定モードが終了する。
In ST41 of FIG. 10, the lifting mechanism is controlled to set the cylindrical workpiece to the "third height." ST42 to ST56 of FIG. 10 are the same as ST22 to ST36 of FIG. 9, so detailed explanations will be omitted.
That is, in FIG. 10, measurements are carried out at the third height.
In ST57, if measurement is to be continued at the third height, the process returns to ST50 and ST51 to ST56 are repeated.
This repetition provides multiple measurements at the third height.
If the measurement at the third height is completed in ST57, the cylindrical workpiece is removed from the turntable in ST58.
This completes the normal measurement mode.
以上によれば、第1高さでOBD測定値が3個得られ、第2高さでOBD測定値が3個得られ、第3高さでOBD測定値が3個得られる。合計9個が得られる。
第1高さにおける最初のOBD測定値と、第2高さにおける最初のOBD測定値と第3高さにおける最初のOBD測定値とは、共通の歯溝における測定値である。
Thus, three OBD measurements are obtained at the first elevation, three OBD measurements are obtained at the second elevation, and three OBD measurements are obtained at the third elevation, for a total of nine OBD measurements.
The first OBD measurement at the first height, the first OBD measurement at the second height, and the first OBD measurement at the third height are measurements at a common tooth space.
共通の歯溝における3個のOBD測定値が同一(またはほぼ同一)であれば、歯溝は鉛直軸に沿って真っ直ぐである。
一方、共通の歯溝における3個のOBD測定値に差異があれば、歯溝の異常が疑われる。異常には、歯溝が傾いている、湾曲している、蛇行しているなどが挙げられる。異常が認められた場合は、その筒状ワークは不良品として除外される。
If the three OBD measurements in a common tooth space are the same (or nearly the same), the tooth space is straight along the vertical axis.
On the other hand, if there is a difference between the three OBD measurements for a common tooth space, an abnormality in the tooth space is suspected. Such an abnormality may include an inclined, curved, or meandering tooth space. If an abnormality is found, the cylindrical workpiece is rejected as a defective product.
OBDは、狭義にはボールの外面とボールの外面の寸法であるが、高さ違いのOBDを測定することで、歯溝の形状異常を検出することができる。
このことにより、本発明に係る寸法測定装置40の付加価値が高まる。
In a strict sense, OBD is the dimension between the outer surfaces of the ball, but by measuring OBDs with different heights, it is possible to detect shape abnormalities in the tooth grooves.
This increases the added value of the dimension measuring device 40 according to the present invention.
図8のST08、09で説明した合否判定は、測定値を基準値と比較する他、測定値の変化の傾向を調べるようにしてもよい。
図11(a)に示すように、ある測定値が基準値を超えているが、上の許容値未満であったとする。斜線で示す部分が(測定値―基準値)で計算される「差」である。
「差」を時系列的に並べたものが図11(b)である。
The pass/fail judgment described in ST08 and ST09 in FIG. 8 may be made by comparing the measured value with a reference value, or by examining the tendency of changes in the measured value.
As shown in Figure 11(a), if a measurement value exceeds the reference value but is below the upper tolerance, the shaded area is the "difference" calculated as (measurement value - reference value).
The "differences" are arranged in chronological order in FIG. 11(b).
図11(b)に示すように、「差」が増加傾向にあり、近い将来に許容値を超えることが想定されるときには、注意や警告を発することが推奨される。
すなわち、制御部は、取得した測定値の傾向を調べ、測定値が合格基準内であっても注意又は異常の表示を行う。
As shown in FIG. 11B, when the "difference" is on the rise and is expected to exceed the allowable value in the near future, it is recommended to issue a caution or warning.
That is, the control unit checks the trend of the acquired measurement values and displays a warning or abnormality even if the measurement values are within the acceptable standards.
注意又は異常の表示に基づいて、不合格品が発生する前に、対策を講じることにより、不合格品の発生を防止又は抑制することができる。 By taking measures based on warning or abnormality indications before rejected products are produced, it is possible to prevent or reduce the occurrence of rejected products.
[精密測定モード]
周知のとおり、検査手法には、全数検査と抜き取り検査とがある。全数検査は理想であるが、検査コストが嵩む。抜き取り検査は検査コストが小さくなるという利点がある。
上述した通常測定モードは抜き取り検査に相当する。
図6(a)に示す筒状ワーク70は、いわゆるプレス成形品である。すなわち、プレス機に金型をセットし、この金型でブランク材に塑性加工を施すことにより、プレス成形品が得られる。このときに、金型は徐々に摩耗する。そこで、金型は定期的(所定のショット回数に到達したときなど)に交換される。
[Precise measurement mode]
As is well known, there are two types of inspection methods: 100% inspection and sampling inspection. 100% inspection is ideal, but it increases the inspection cost. Sampling inspection has the advantage of reducing the inspection cost.
The normal measurement mode described above corresponds to a sampling inspection.
The cylindrical workpiece 70 shown in FIG. 6A is a so-called press-formed product. That is, a die is set in a press machine, and a blank is subjected to plastic working with the die to obtain a press-formed product. During this process, the die gradually wears out. Therefore, the die is replaced periodically (for example, when a predetermined number of shots is reached).
金型を交換したときに、この金型の確からしさを検証することは重要である。そこで、交換した金型で製造された筒状ワーク70に、全数検査に相当する精密測定を行うことが望まれる。 When a mold is replaced, it is important to verify the accuracy of that mold. Therefore, it is desirable to perform precision measurements equivalent to a full inspection on the cylindrical workpiece 70 manufactured using the replaced mold.
図12のST61で、精密測定モードが選択されたか否かを調べる。
否であって、ST62で通常測定モードが選択されているときには、図8~図10を実施する(ST63)。
ST61で、精密測定モードが選択されているときには、ST64で、外歯の歯数のN%を測定するかを、設定する。Nが100%であれば全数検査となり、Nが50%であれば半数検査となる。
ST65にて、図8~図10に基づいてN%を測定する。
In ST61 of FIG. 12, it is checked whether or not the precision measurement mode has been selected.
If the answer is no and the normal measurement mode is selected in ST62, the steps in FIGS. 8 to 10 are carried out (ST63).
When the precision measurement mode is selected in ST61, it is set in ST64 whether to measure N% of the number of external teeth. If N is 100%, 100% inspection is performed, and if N is 50%, 50% inspection is performed.
In ST65, N% is measured based on FIGS.
図5において、一対の第1接触子13A、13Aを結ぶ第1中心軸11Aが、センター軸41aの中心(ほぼ中心を含む。)を通るように、第1接触子13A、13Aを位置決め(軸合わせ)することは重要である。第2接触子13B、第3接触子13Cについても同様である。
この位置決め(軸合わせ)の作業は、十分に慎重に行われるため、作業時間は長くなる。この作業時間を短くすることが望まれる。
作業時間を短くすることができる調整治具85を提供すると共にこの調整治具85を用いて実施する寸法測定装置の位置決め方法を、以下に説明する。
5, it is important to position (align) the first contactors 13A, 13A so that the first central axis 11A connecting the pair of first contactors 13A, 13A passes through the center (including almost the center) of the center shaft 41a. The same applies to the second contactor 13B and the third contactor 13C.
This positioning (axial alignment) work is performed very carefully and takes a long time, so it is desirable to shorten this work time.
An adjustment jig 85 capable of shortening the operation time is provided, and a method for positioning a dimension measuring device using this adjustment jig 85 will be described below.
[調整治具]
図13(a)は、図5の部分図である。
図13(a)において、接触子13、シリンダユニット20及びクランプ42をL字ブラケット65から外す。外した状態が、図13(b)に示される。
図13(c)に示すように、調整治具85は、センター軸41aに着脱自在に嵌めることができるボス86と、このボス86を貫通してL字ブラケット65まで延びるバー87と、このバー87の両端に嵌める治具クランプ88とからなる。
[Adjustment jig]
FIG. 13(a) is a partial view of FIG.
In Fig. 13(a), the contact 13, the cylinder unit 20 and the clamp 42 are removed from the L-shaped bracket 65. The removed state is shown in Fig. 13(b).
As shown in FIG. 13( c), the adjustment jig 85 comprises a boss 86 that can be detachably fitted onto the center shaft 41 a, a bar 87 that passes through this boss 86 and extends to the L-shaped bracket 65, and jig clamps 88 that are fitted onto both ends of this bar 87.
治具クランプ88は、クランプ(図3、符号42)と同構造であるが、寸法は異なる。シリンダユニット20が外径とバー87の外径が異なるからである。
ただし、図13(d)に示す治具クランプ88の中心高さhaが、図13(a)に示すクランプ42の中心高さhaと同じに設定される。これにより、クランプ42の代わりに治具クランプ88を用いても、シリンダユニット20(すなわち、接触子13)の軸合わせが可能となる。
The jig clamp 88 has the same structure as the clamp (FIG. 3, reference numeral 42), but the dimensions are different because the outer diameter of the cylinder unit 20 and the outer diameter of the bar 87 are different.
However, the center height ha of the jig clamp 88 shown in Fig. 13(d) is set to be the same as the center height ha of the clamp 42 shown in Fig. 13(a). This makes it possible to align the axis of the cylinder unit 20 (i.e., the contact 13) even when the jig clamp 88 is used instead of the clamp 42.
[位置決め方法]
位置決め方法は、図3~図5に示す寸法測定装置40及び図13(c)に示す調整治具85を準備する工程が最初の工程となる。
次に、図13(a)、(b)に示すように、L字ブラケット65からクランプ42及び第1接触子13Aを外す。第2・第3接触子13B、13Cについても同様に外す。
[Positioning method]
The first step in the positioning method is to prepare the dimension measuring device 40 shown in FIGS. 3 to 5 and the adjusting jig 85 shown in FIG. 13(c).
13A and 13B, the clamp 42 and the first contact 13A are removed from the L-shaped bracket 65. The second and third contacts 13B and 13C are also removed in the same manner.
図3に示すように、センター軸41aに筒状ワーク70が嵌っているときにはセンター軸41aから筒状ワーク70を外す。 As shown in Figure 3, if the cylindrical workpiece 70 is fitted onto the center shaft 41a, remove the cylindrical workpiece 70 from the center shaft 41a.
次に、図13(b)にて、固定ボルト66を緩めてL字ブラケット65を移動可能にする。
次に、図13(d)に示すように、治具クランプ88を介してバー87の両端に一対のL字ブラケット65を固定する。この固定した状態で、固定ボルト66を締め、L字ブラケット65を移動不能にする。
Next, in FIG. 13(b), the fixing bolt 66 is loosened to make the L-shaped bracket 65 movable.
13(d), a pair of L-shaped brackets 65 are fixed to both ends of the bar 87 via jig clamps 88. In this fixed state, the fixing bolts 66 are tightened to make the L-shaped brackets 65 immovable.
次に、図13(d)において、治具クランプ88、バー87及びボス86を撤去する。
撤去後の形態は、図13(b)と同様になる。
図13(b)において、位置決めされたL字ブラケット65へクランプ42を介して第1接触子13Aを固定する。結果、図13(a)の形態に戻り、一対の第1接触子13Aは正確に位置決めされている。第2・第3接触子13B、13Cについても同様に位置決めされる。
Next, in FIG. 13(d), the jig clamp 88, the bar 87 and the boss 86 are removed.
The state after removal is the same as that shown in FIG.
13(b), the first contactor 13A is fixed to the positioned L-shaped bracket 65 via the clamp 42. As a result, the state returns to that of FIG. 13(a), and the pair of first contactors 13A are accurately positioned. The second and third contactors 13B and 13C are also positioned in the same manner.
以上のように、ボス86、バー87及び治具クランプ88からなる調整治具85を用いて、第1~第3接触子13A~13Cの位置決めを行うことで、迅速に且つ容易に筒状ワークの寸法測定装置40の位置決めを行うことができる。 As described above, by positioning the first to third contactors 13A to 13C using the adjustment jig 85 consisting of the boss 86, bar 87, and jig clamp 88, the cylindrical workpiece dimension measuring device 40 can be positioned quickly and easily.
[マスターモデル]
マスターモデルは、図6(a)に示す筒状ワーク70と外観は同一である。だだし、マスターモデルは鋼材から削り出すことで、製造される機械加工品である。機械加工品はプレス成形品に比較して格段に寸法の精度が良くなる。
このようなマスターモデルを用いて、補正値を求めることができる。
[Master Model]
The master model has the same appearance as the cylindrical workpiece 70 shown in Fig. 6(a). However, the master model is a machined product manufactured by cutting out a steel material. Machined products have significantly better dimensional accuracy than press-formed products.
Using such a master model, correction values can be determined.
[補正値決定モード]
図14のST71にて、マスターモデルをターンテーブルに載せる。
昇降機構を制御して、筒状ワークを所定高さに設定する(ST72)。そして、ターンテーブルを所定の速度で回す(ST73)。
基準検出センサが基準穴を検出したら(ST74)、ターンテーブルを止める(ST75)。
[Correction value determination mode]
In ST71 of FIG. 14, the master model is placed on a turntable.
The lifting mechanism is controlled to set the cylindrical workpiece to a predetermined height (ST72), and the turntable is rotated at a predetermined speed (ST73).
When the reference detection sensor detects the reference hole (ST74), the turntable is stopped (ST75).
ST76にて、一対の第1接触子(OBD測定用)を、前進させ後進させる。
ST77にて、第1接触子でOBDを測定する。(OBD基準値―OBD測定値=OBD補正値)の算式により、OBD補正値を決定する(ST78)。
ST79にて、第2接触子で大径を測定する。(大径基準値―大径測定値=大径補正値)の算式により、大径補正値を決定する(ST80)。
ST81にて、第3接触子で小径を測定する。(小径基準値―小径測定値=小径補正値)の算式により、小径補正値を決定する(ST82)。
In ST76, the pair of first contacts (for OBD measurement) is moved forward and backward.
In ST77, the OBD is measured with the first contact, and the OBD correction value is determined according to the formula (OBD reference value - OBD measurement value = OBD correction value) (ST78).
In ST79, the large diameter is measured with the second contactor, and the large diameter correction value is determined by the formula (large diameter reference value - large diameter measured value = large diameter correction value) (ST80).
In ST81, the small diameter is measured with the third contactor, and the small diameter correction value is determined by the formula (small diameter reference value - small diameter measured value = small diameter correction value) (ST82).
制御部は、OBDを測定し、得られた測定値をOBD補正値で補正する。同様に、大径を測定し、得られた測定値を大径補正値で補正し、小径を測定し、得られた測定値を小径補正値で補正する(ST83)。
以上により、測定値の信頼性をより高めることができる。
The control unit measures the OBD and corrects the obtained measurement value with the OBD correction value. Similarly, the control unit measures the large diameter and corrects the obtained measurement value with the large diameter correction value, and measures the small diameter and corrects the obtained measurement value with the small diameter correction value (ST83).
As a result, the reliability of the measurement value can be further improved.
尚、本発明の寸法測定装置40は、外歯を有する筒状ワークに好適であるが、外歯を有していない筒状ワークに適用することは差し支えない。 Note that while the dimension measuring device 40 of the present invention is suitable for cylindrical workpieces with external teeth, it can also be applied to cylindrical workpieces that do not have external teeth.
また、図3に示す筒状ワークの寸法測定装置40の構造は、適宜変更することは差し支えない。
また、図5にて、三対の接触子を配置したが、二対の接触子を配置することや、四対以上の接触子を配置することは差し支えない。
また、ターンテーブルは120°の他、中間の60°なども追加して測定箇所を増加してもよい。
Furthermore, the structure of the cylindrical workpiece dimension measuring device 40 shown in FIG. 3 may be modified as appropriate.
Although three pairs of contacts are arranged in FIG. 5, two pairs of contacts or four or more pairs of contacts may be arranged.
Furthermore, the turntable may be configured to have an intermediate angle of 60° in addition to 120° to increase the number of measurement points.
本発明は、筒状ワークの外周における大径や小径を測定する寸法測定装置に好適である。 The present invention is suitable for use in dimension measuring devices that measure the major and minor diameters on the outer periphery of cylindrical workpieces.
11A…第1中心軸、11B…第2中心軸、13…接触子、13A…第1接触子、13B…第2接触子、14…ボール、20…シリンダユニット、21…ピストン、22…シリンダ、23…ピストンロッド、24…エア口、25…リターンばね、30…位置測定機構、40…筒状ワークの寸法測定装置(寸法測定装置)、41…ターンテーブル、41a…センター軸、42…クランプ、45…昇降機構、46…支持材、48…ねじ軸、49…ナット、52…大径プーリ、53…昇降用制御モータ、54…小径プーリ、55…ベルト、61…回転用制御モータ、64…コラム、65…L字ブラケット、66…固定ボルト、68…基準検出センサ、70…筒状ワーク、70a…長手中心軸、70b…直交中心軸、72a…中心穴、73…外歯、74…歯先、75…歯底、80…制御部、85…調整治具、86…ボス、87…バー、88…治具クランプ。 11A...first center shaft, 11B...second center shaft, 13...contactor, 13A...first contactor, 13B...second contactor, 14...ball, 20...cylinder unit, 21...piston, 22...cylinder, 23...piston rod, 24...air port, 25...return spring, 30...position measurement mechanism, 40...cylindrical workpiece dimension measurement device (dimension measurement device), 41...turntable, 41a...center shaft, 42...clamp, 45...lifting mechanism, 46...support material, 48 ...Screw shaft, 49...Nut, 52...Large diameter pulley, 53...Lifting control motor, 54...Small diameter pulley, 55...Belt, 61...Rotation control motor, 64...Column, 65...L-shaped bracket, 66...Fixing bolt, 68...Reference detection sensor, 70...Cylindrical workpiece, 70a...Longitudinal center axis, 70b...Orthogonal center axis, 72a...Center hole, 73...External teeth, 74...Tooth tip, 75...Tooth bottom, 80...Control unit, 85...Adjusting jig, 86...Boss, 87...Bar, 88...Jig clamp.
第1中心軸11Aに直交する方向への移動と、第2中心軸11Bに直交する方向への移動とが相殺し合い、バランスがとれた所で筒状ワーク70は静止する。筒状ワーク70の長手中心軸(図面表裏方向へ延びる中心軸)70aは、X軸とY軸の原点17からδだけ変位して静止する。
すなわち、一対の第1接触子13A、13Aと一対の第2接触子13B、13Bとにより、筒状ワーク70が位置決めされた。この状態で寸法測定が行われる。
The movement in the direction perpendicular to the first central axis 11A and the movement in the direction perpendicular to the second central axis 11B cancel each other out, and the cylindrical workpiece 70 comes to rest when the balance is achieved. The longitudinal central axis 70a of the cylindrical workpiece 70 (the central axis extending from the front to the back of the drawing) comes to rest at a position displaced by δ from the origin 17 of the X-axis and Y-axis.
That is, the cylindrical workpiece 70 is positioned by the pair of first contacts 13A, 13A and the pair of second contacts 13B, 13B. In this state, the dimension measurement is carried out.
請求項14に係る発明は、請求項1項記載の筒状ワークの寸法測定装置の位置決め方法であって、
前記筒状ワークの寸法測定装置は、前記筒状ワークの中心穴に嵌るセンター軸と、前記第1接触子及び第2接触子を各々支えるクランプ及びL字ブラケットと、前記L字ブラケットを支えるコラムと、このコラムに前記L字ブラケットを固定する固定ボルトとを含み、
前記センター軸に着脱自在に嵌めるボスと、このボスを貫通して前記L字ブラケットまで延びるバーと、前記クランプと同形であって前記バーの両端に取外し可能に取付けられる治具クランプとを、準備する工程と、
前記L字ブラケットから前記クランプ及び前記第1・第2接触子を外し、前記センター軸から前記筒状ワークを外す工程と、
前記固定ボルトを緩めて前記L字ブラケットを移動可能にする工程と、
前記ボスを前記センター軸に嵌める工程と、
前記治具クランプを介して前記バーの両端に一対のL字ブラケットを固定する工程と、
この固定した状態で、前記固定ボルトを締め、前記一対のL字ブラケットを移動不能にする工程と、
前記治具クランプ、前記バー及び前記ボスを撤去する工程と、
位置決めされた一対のL字ブラケットへ前記クランプを介して前記第1接触子を固定し、位置決めされた一対のL字ブラケットへ前記クランプを介して前記第2接触子を固定する工程とからなり、
前記ボス、前記バー及び前記治具クランプからなる調整治具を用いて、前記第1接触子及び前記第2接触子の位置決めを行う筒状ワークの寸法測定装置の位置決め方法を提供する。
The invention according to claim 14 is a positioning method for the cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 1, comprising:
the cylindrical workpiece dimension measuring device includes a center shaft that fits into a center hole of the cylindrical workpiece, a clamp and an L-shaped bracket that support the first contactor and the second contactor, respectively, a column that supports the L-shaped bracket, and a fixing bolt that fixes the L-shaped bracket to the column;
a step of preparing a boss that is detachably fitted onto the center shaft, a bar that passes through the boss and extends to the L-shaped bracket, and jig clamps that are the same shape as the clamps and that are detachably attached to both ends of the bar;
removing the clamp and the first and second contacts from the L-shaped bracket and removing the cylindrical workpiece from the center shaft;
loosening the fixing bolt to make the L-shaped bracket movable;
fitting the boss onto the center shaft;
Fixing a pair of L-shaped brackets to both ends of the bar via the jig clamp;
a step of tightening the fixing bolts in this fixed state to make the pair of L-shaped brackets immovable;
removing the jig clamp, the bar, and the boss;
a step of fixing the first contactor to a pair of positioned L-shaped brackets via the clamp, and fixing the second contactor to a pair of positioned L-shaped brackets via the clamp,
The present invention provides a positioning method for a cylindrical workpiece dimension measuring device, which positions the first contactor and the second contactor using an adjustment jig consisting of the boss, the bar, and the jig clamp.
[筒状ワークの寸法測定装置]
図3に示すように、筒状ワークの寸法測定装置40(以下、寸法測定装置40と記す。)は、筒状ワーク70を載置しつつ回すターンテーブル41と、このターンテーブル41を支持する昇降機構45と、接触子13を支えるクランプ42及びスタンド43と、これらを一括して支えるベース44とを備える。
[Cylindrical workpiece dimension measuring device]
As shown in Figure 3, the dimensional measuring device 40 for cylindrical workpieces (hereinafter referred to as the dimensional measuring device 40) includes a turntable 41 on which the cylindrical workpiece 70 is placed and rotated, a lifting mechanism 45 that supports the turntable 41, a clamp 42 and a stand 43 that support the contactor 13, and a base 44 that supports all of these together.
Claims (14)
前記筒状ワークの外に配置され前記筒状ワークに押し当てられる一対の第1接触子と、この第1接触子とは別に前記筒状ワークの外に配置され前記筒状ワークに押し当てられ前記第1接触子とは異なる径を測定する一対の第2接触子と、前記第1接触子の位置情報に基づいて前記一対の第1接触子間の距離を演算し、前記第2接触子の位置情報に基づいて前記一対の第2接触子間の距離を演算する制御部を備え、
前記筒状ワークの長手中心軸に直交する軸を直交中心軸としたときに、
前記第1接触子同士を結ぶ第1中心軸と、前記第2接触子同士を結ぶ第2中心軸とが、前記直交中心軸を基準にして線対称の位置に配置されていることを特徴とする筒状ワークの寸法測定装置。 A cylindrical workpiece dimension measuring device for measuring the diameter of a cylindrical workpiece,
a pair of first contactors arranged outside the cylindrical workpiece and pressed against the cylindrical workpiece; a pair of second contactors arranged outside the cylindrical workpiece separately from the first contactors and pressed against the cylindrical workpiece to measure a diameter different from that of the first contactors; and a control unit that calculates a distance between the pair of first contactors based on position information of the first contactors and calculates a distance between the pair of second contactors based on position information of the second contactors,
When an axis perpendicular to the longitudinal central axis of the cylindrical workpiece is defined as an orthogonal central axis,
A dimensional measuring device for a cylindrical workpiece, characterized in that a first central axis connecting the first contactors and a second central axis connecting the second contactors are arranged in a position symmetrical with respect to the orthogonal central axis.
前記第1接触子と前記第2接触子は、各々シリンダユニットに設けられており、
このシリンダユニットは、ピストンを収納する細長いシリンダと、前記ピストンから前記シリンダの外まで延びて先端に前記第1接触子又は前記第2接触子を有するピストンロッドと、前記シリンダに設けられ前記ピストンの前記ピストンロッドから遠い方の面を押す圧縮エアを供給するエア口と、前記シリンダに設けられ前記ピストンの前記ピストンロッド側の面を押すリターンばねと、前記シリンダに収納され前記ピストンの位置を測定する位置測定機構とからなることを特徴とする筒状ワークの寸法測定装置。 The cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 1,
the first contact and the second contact are each provided on a cylinder unit,
This cylinder unit is an apparatus for measuring the dimensions of a cylindrical workpiece, characterized in that it comprises a long, thin cylinder that houses a piston, a piston rod that extends from the piston to the outside of the cylinder and has the first contactor or the second contactor at its tip, an air port provided in the cylinder that supplies compressed air that presses the surface of the piston away from the piston rod, a return spring provided in the cylinder that presses the surface of the piston facing the piston rod, and a position measuring mechanism that is housed in the cylinder and measures the position of the piston.
前記筒状ワークは外歯を有し、この外歯の歯先に接触させて大径を測定する接触子と、前記外歯の歯溝に挿入してオーバボール径を測定する接触子と、前記外歯の歯底に接触させて小径を測定する接触子との3種の接触子のうち、1つが前記第1接触子であり、残りのうちの1つが前記第2接触子であることを特徴とする筒状ワークの寸法測定装置。 The cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 1,
The cylindrical workpiece has external teeth, and of the three types of contactors, namely a contactor that contacts the tips of the external teeth to measure the large diameter, a contactor that is inserted into the tooth grooves of the external teeth to measure the overball diameter, and a contactor that contacts the bottoms of the external teeth to measure the small diameter, one is the first contactor and the remaining one is the second contactor.
この筒状ワークの寸法測定装置は、前記筒状ワークを載置しつつ回すターンテーブルを備えると共に、このターンテーブルの外に配置され前記筒状ワークの回転基準を検出する基準検出センサを備えていることを特徴とする筒状ワークの寸法測定装置。 The cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 1,
This device for measuring the dimensions of a cylindrical workpiece is characterized in that it comprises a turntable on which the cylindrical workpiece is placed and rotated, and also comprises a reference detection sensor that is arranged outside the turntable and detects the rotation reference of the cylindrical workpiece.
前記ターンテーブルは、昇降機構で支持されていることを特徴とする筒状ワークの寸法測定装置。 The cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 4,
The device for measuring dimensions of a cylindrical workpiece is characterized in that the turntable is supported by a lifting mechanism.
前記筒状ワークの高さ寸法内において、前記ターンテーブルの上面からの第1高さと、この第1高さより上位の第2高さが設定されたときに、
前記制御部は、前記第1中心軸に前記第1高さが合致するように前記昇降機構を制御し、前記第1高さで前記ターンテーブルを回しながら複数箇所の測定を実施し、次に、前記第1中心軸に前記第2高さが合致するように前記筒状ワークを上げ、前記第2高さで前記ターンテーブルを回しながら複数箇所の測定を実施し、次に、前記第1中心軸に前記第1高さが合致するように前記筒状ワークを下げる、一連の制御をなすことを特徴とする筒状ワークの寸法測定装置。 The cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 5,
When a first height from the top surface of the turntable and a second height higher than the first height are set within the height dimension of the cylindrical workpiece,
The control unit controls the lifting mechanism so that the first height matches the first center axis, performs measurements at multiple locations while rotating the turntable at the first height, then raises the cylindrical workpiece so that the second height matches the first center axis, performs measurements at multiple locations while rotating the turntable at the second height, and then lowers the cylindrical workpiece so that the first height matches the first center axis.This is an apparatus for measuring the dimensions of a cylindrical workpiece, characterized by performing a series of controls.
前記ターンテーブルにマスターゲージを載せ、複数箇所の測定値を取得したときに、前記制御部は、取得した前記測定値に基づいて、前記筒状ワークにおける測定値を補正することを特徴とする筒状ワークの寸法測定装置。 The cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 6,
A dimensional measuring device for cylindrical workpieces, characterized in that when a master gauge is placed on the turntable and measurement values at multiple locations are obtained, the control unit corrects the measurement values of the cylindrical workpiece based on the obtained measurement values.
前記第1接触子は、前記オーバボール径を測定する接触子であり、
前記制御部は、オーバボール径を測定する接触子を、測定前に少なくとも1回だけ前記歯溝へ挿入する制御をなすことを特徴とする筒状ワークの寸法測定装置。 The cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 3,
the first contactor is a contactor for measuring the overball diameter,
The device for measuring dimensions of a cylindrical workpiece is characterized in that the control unit controls the insertion of a contact for measuring the overball diameter into the tooth groove at least once before measurement.
前記制御部は、測定値が合格基準から外れたときに、不合格の表示を行うことを特徴とする筒状ワークの寸法測定装置。 The cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 7,
The device for measuring dimensions of a cylindrical workpiece is characterized in that the control unit displays a failure when the measured value deviates from the pass standard.
前記制御部は、取得した前記測定値を分析し、測定値が合格基準内であっても注意又は異常の表示を行うことを特徴とする筒状ワークの寸法測定装置。 The cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 7,
The control unit analyzes the acquired measurement values and displays a warning or abnormality even if the measurement values are within the acceptable standards.
前記制御部は、精密測定の指令を受けたとき又は定期的に、測定箇所を増加する制御をなすことを特徴とする筒状ワークの寸法測定装置。 The cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 6,
The device for measuring dimensions of a cylindrical workpiece is characterized in that the control unit controls the number of measurement points to be increased when a precision measurement command is received or periodically.
前記ターンテーブルは、回転用制御モータで駆動され、
前記制御部は、前記回転用制御モータの回転角制御及び速度制御をなすことを特徴とする筒状ワークの寸法測定装置。 The cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 4,
The turntable is driven by a rotation control motor,
The control unit controls the rotation angle and speed of the rotation control motor.
前記昇降機構は、ターンテーブルに固定されたナットと、縦に延びて前記ナットにねじ込まれるねじ軸と、このねじ軸を回転自在に支える支持材と、前記ねじ軸の下端に固定された大径プーリと、モータ軸に小径プーリを有する昇降用制御モータと、前記大径プーリと前記小径プーリとに渡したベルトとを備え、
前記制御部は、前記筒状ワークが所定の高さになるように、前記昇降用制御モータを制御することを特徴とする筒状ワークの寸法測定装置。 The cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 5,
The lifting mechanism includes a nut fixed to a turntable, a screw shaft extending vertically and screwed into the nut, a support member for rotatably supporting the screw shaft, a large-diameter pulley fixed to the lower end of the screw shaft, a lifting control motor having a small-diameter pulley on its motor shaft, and a belt stretched between the large-diameter pulley and the small-diameter pulley,
The control unit controls the lifting control motor so that the cylindrical workpiece reaches a predetermined height.
前記筒状ワークの寸法測定装置は、前記筒状ワークの中心穴に嵌るセンター軸と、前記第1接触子及び第2接触子を各々支えるクランプ及びL字ブラケットと、前記L字ブラケットを支えるコラムと、このコラムに前記L字ブラケットを固定する固定ボルトとを含み、
前記センター軸に着脱自在に嵌めるボスと、このボスを貫通して前記L字ブラケットまで延びるバーと、前記クランプと同形であって前記バーの両端に取外し可能に取付けられる治具クランプとを、準備する工程と、
前記L字ブラケットから前記クランプ及び前記第1・第2接触子を外し、前記センター軸から前記筒型ワークを外す工程と、
前記固定ボルトを緩めて前記L字ブラケットを移動可能にする工程と、
前記ボスを前記センター軸に嵌める工程と、
前記治具クランプを介して前記バーの両端に一対のL字ブラケットを固定する工程と、
この固定した状態で、前記固定ボルトを締め、前記一対のL字ブラケットを移動不能にする工程と、
前記治具クランプ、前記バー及び前記ボスを撤去する工程と、
位置決めされた一対のL字ブラケットへ前記クランプを介して前記第1接触子を固定し、位置決めされた一対のL字ブラケットへ前記クランプを介して前記2接触子を固定する工程とからなり、
前記ボス、前記バー及び前記治具クランプからなる調整治具を用いて、前記第1接触子及び前記第2接触子の位置決めを行う筒状ワークの寸法測定装置の位置決め方法。 2. A method for positioning a cylindrical workpiece dimension measuring device according to claim 1, comprising:
the cylindrical workpiece dimension measuring device includes a center shaft that fits into a center hole of the cylindrical workpiece, a clamp and an L-shaped bracket that support the first contactor and the second contactor, respectively, a column that supports the L-shaped bracket, and a fixing bolt that fixes the L-shaped bracket to the column;
a step of preparing a boss that is detachably fitted onto the center shaft, a bar that passes through the boss and extends to the L-shaped bracket, and jig clamps that are the same shape as the clamps and that are detachably attached to both ends of the bar;
removing the clamp and the first and second contacts from the L-shaped bracket and removing the cylindrical workpiece from the center shaft;
loosening the fixing bolt to make the L-shaped bracket movable;
fitting the boss onto the center shaft;
Fixing a pair of L-shaped brackets to both ends of the bar via the jig clamp;
a step of tightening the fixing bolts in this fixed state to make the pair of L-shaped brackets immovable;
removing the jig clamp, the bar, and the boss;
a step of fixing the first contact to a pair of positioned L-shaped brackets via the clamp, and fixing the second contact to a pair of positioned L-shaped brackets via the clamp,
A positioning method for a cylindrical workpiece dimension measuring device, which positions the first contactor and the second contactor using an adjustment jig consisting of the boss, the bar, and the jig clamp.
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