JP3767819B2 - 内径測定方法及び装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内径測定方法及び装置に係り、特にフェルールやインジェクション等の微小円筒形ワークの内径寸法を測定する内径測定方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
フェルール等の微小円筒形ワークの内径寸法を測定する場合、従来は測定者が所定寸法のピンゲージをワークの内周部に挿入して最小寸法径を測定していた(たとえば、特許文献1等)。
【0003】
しかしながら、ピンゲージを用いた測定は、測定者がワークを一つ一つ手作業で測定しなければならず、多大な労力を要するという欠点があった。また、手作業による測定のため正確性に欠けるという欠点もあった。
【0004】
そこで、本願出願人は特願2001−40669において、ワークの内周部に圧縮エアを供給し、その背圧変化を検出することにより、ワークの内周部の略平均径を測定する方法を提案した。この方法によれば、ワークに対しては圧縮エアを供給するだけなので、短時間で測定を行うことができ、また、磨耗も生じないので、長時間使用しても常に安定した測定を行うことができるという利点がある。
【0005】
【特許文献1】
特開平10−227602号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エアによる内径測定の場合、対象ワークのエアの出口側に面取りが形成されていると、その面取りの大きさによって従来のピンゲージによる測定との間で測定値に誤差が生じるという欠点がある。
【0007】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、面取りの影響を受けずに常に安定した正確な測定ができる内径測定方法及び装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、円筒状に形成されたワークの一端から内周部に圧縮エアを供給し、面取りが形成された他端から排出して、その背圧変化を検出することにより、前記ワークの内径を測定する内径測定方法において、第1の圧力で前記ワークに圧縮エアを供給して、前記ワークの内径を測定する第1測定工程と、前記第1の圧力とは異なる第2の圧力で前記ワークに圧縮エアを供給して、前記ワークの内径を測定する第2測定工程と、前記第1測定工程で測定された内径の測定値と前記第2測定工程で測定された内径の測定値との差を求めて測定値の変化量を求める変化量演算工程と、あらかじめ取得した測定値の変化量と測定値の修正量との関係から前記第1測定工程で測定された内径の測定値の修正量を求める修正量演算工程と、前記修正量演算工程で求めた修正量に基づいて前記第1測定工程で測定された内径の測定値を修正し、真の内径測定値を求める真値演算工程と、からなることを特徴とする内径測定方法を提供する。
【0009】
本発明は、圧縮エアの圧力を変化させてワークの内径を測定すると、ワークのエア出口側に形成された面取りの大きさに応じて内径の測定値が変化することに着目し、第1の圧力と第2の圧力で測定した際の内径の「測定値の変化量」と「真の内径測定値に対する測定値のズレ量(修正量)」との関係をあらかじめ求めておき、この関係を利用して真の内径測定値、すなわち、面取りの影響による誤差を取り除いた正確な内径測定値を求める。
【0010】
まず、第1の圧力でワークに圧縮エアを供給してワークの内径を測定し(第1測定工程)、次に、第1の圧力とは異なる第2の圧力でワークに圧縮エアを供給してワークの内径を測定する(第2測定工程)。そして、両測定値の差を求めて「測定値の変化量」を求め、あらかじめ取得した「測定値の変化量」と「測定値の修正量」との関係から、第1測定工程で測定された内径の測定値の修正量を求める。そして、求めた修正量に基づいて第1測定工程で測定された内径の測定値を修正し、真の内径測定値を求める。これにより、面取りの影響を受けずに常に安定した正確な測定ができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係る内径測定方法及び装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【0012】
図1は、本発明に係る内径測定装置の一実施形態を示す全体構成図である。同図に示すように、本実施の形態の内径測定装置10は、供給部12、搬送部14、測定部16、回収部18及び制御部20で構成されている。
【0013】
この内径測定装置10は、ワークWの内径を測定し、その測定結果に応じてワークWを分別回収する。測定対象のワークWは、光コネクタ部品のフェルールである。フェルールは、図7に示すように、たとえば外径Dが2.5mm、内径dが0.125mm、長さLが10mmの極微小な円筒形状をしている。また、このフェルールは、先端面が円弧状に形成されているとともに、両端内周部に面取り部C1 、C2 が形成されている。
【0014】
供給部12はワークWの供給を行う。この供給部12にはパーツフィーダ22が設置されている。パーツフィーダ22は、ワークWの向きを統一してワークWを供給する。ここでは、ワークWの先端が搬送方向に対して後方に向くようにワークWの向きを統一して供給する。
【0015】
なお、向きを統一したワークWの供給は、たとえば次のように行われる。図2はパーツフィーダ22の選別部23の構成を示す概略図である。ワークWは図示しないストッカに入れられており、このストッカから搬送路24を通って順次選別部23へと供給される。選別部23ではワークWの向きが検出され、先端が搬送方向の後側に向いているワークWのみが通過を許可される。そして、この選別部23を通過したワークWのみがパーツフィーダ22の供給口26(図1参照)から供給される。
【0016】
選別部23は、図2に示すように、ストッパ28、投光・受光センサ30、戻し口36、エアノズル34で構成されている。
【0017】
ストッパ28は、搬送路24を流れるワークWを選別部23の検出位置で一旦停止させる部材であり、搬送路24の壁面から出没自在に設けられている。ワークWは、その端面が搬送路24内に突出したストッパ28に当接することにより、所定の検出位置で停止する。
【0018】
投光・受光センサ30は、図3に示すように、投光素子30Aと受光素子30Bとで構成され、円弧状に形成された先端面の向きを検出する。投光素子30Aと受光素子30Bは、所定の検出位置に位置したワークWの周縁部を挟んで互いに対向するように配置され、投光素子30Aから投光した検出光Lを受光素子30Bで受光することにより、ワークWの先端面の方向を検出する。
【0019】
すなわち、図3(b)に示すように、ワークWの先端側が搬送方向に向いている場合は、投光素子30Aから投光された検出光Lが、ワークWの周縁部に遮られることなく、そのまま受光素子30Bで受光されるので、投光・受光センサ30は、この受光素子30Bで検出光Lが受光されたことをもって、ワークWの先端側が搬送方向に向いていることを検出する。
【0020】
一方、図3(a)に示すように、ワークWの後端が搬送方向に向いている場合は、投光素子30Aから投光された検出光Lが、ワークWの周縁部で遮られるため、受光素子30Bでは検出光Lが受光されない。投光・受光センサ30は、この受光素子30Bで検出光Lが受光されないことをもって、ワークWの後端側が搬送方向前側に向いていることを検出する。
【0021】
戻し口36は、搬送路24の壁面に開口部として形成され、検出位置に位置したワークWの側方位置に形成される。この戻し口36はストッカに連通されており、ワークWはこの戻し口36を介してストッカに戻される。
【0022】
エアノズル34は、戻し口36に対向して設置されており、戻し口36に向けてエアを噴射する。検出位置に位置したワークWは、このエアノズル34からエアを噴射されることにより戻し口36に押し出される。
【0023】
以上のように構成された選別部23の作用は次のとおりである。ストッカから搬送路24を通って選別部23に搬送されたワークWは、ストッパ28によって所定の検出位置で一旦停止させられる。そして、投光・受光センサ30によってワークWの向きが検出される。
【0024】
ここで、図3(a)に示すように、搬送方向前側にワークWの後端が検出されると、ストッパ28が退避する。そして、ワークWは、そのまま選別部23を通過する。
【0025】
一方、図3(b)に示すように、搬送方向前側にワークWの先端が検出されると、エアノズル34からエアが噴射され、ワークWは戻し口36に向かって押し出される。そして、そのままストッカに戻される。
【0026】
以上の操作を選別部23に搬送されたワーク全てに対して行う。これにより、選別部23を通過するワークWは、すべて搬送方向前側にワークWの後端が向くように統一される。そして、このように選別部23でワークWの向きを統一することにより、パーツフィーダ22の供給口26からは常に後端側が搬送方向の前側に向けられた状態でワークWが供給される。
【0027】
搬送部14は、図1及び図4に示すように、供給部12から供給されたワークWを測定部16に搬送するとともに、測定部16で測定が完了したワークWを回収部18に搬送する。この搬送部14は、コンベア40、方向転換装置42、トランスファーロボット44とで構成されている。
【0028】
コンベア40は、パーツフィーダ22の供給口26から供給されたワークWを方向転換装置42に水平に搬送する。
【0029】
方向転換装置42は、コンベア40から水平に搬送されてきたワークWを90度方向転換して垂直に立ち上げる。この方向転換装置42は、図4に示すように、クランパ46と、そのクランパ46を回転させる図示しないクランパ回転機構とで構成されている。
【0030】
クランパ46は、2つのクランプ爪46A、46Bを備えており、一方のクランプ爪46Aが他方のクランプ爪46Bに対して進退自在に設けられている。そして、この一方のクランプ爪46Aが他方のクランプ爪46Bに向かって移動することにより、ワークWがクランプされ、離れる方向に移動することによりアンクランプされる。
【0031】
クランパ回転駆動機構は、クランパ46に固着された回転軸48を回動することにより、クランパ46を90度の範囲で回動させる。クランパ46は、このクランパ回転駆動機構に駆動されることにより、水平な受取姿勢(図4に実線で示した姿勢)と垂直な受渡姿勢(図4に二点破線で示した姿勢)の2つの姿勢をとる。
【0032】
以上のように構成された方向転換装置42の作用は次のとおりである。コンベア40によって水平に搬送されてきたワークWは、コンベア40の終端において、その端面がクランパ46の本体部に当接する(図4の実線に示した状態)。ワークWの端面がクランパ46の本体部に当接すると、クランプ爪46Aが閉じられ、これにより、ワークWの先端部がクランプ爪46A、46Bによってクランプされる。そして、ワークWがクランプ爪46A、46Bにクランプされると、クランパ回転駆動機構が駆動され、クランパ46が回転軸48を中心に90度回転する(図4の破線で示した状態)。これにより、水平にクランプされたワークWが垂直に立ち上げられる。なお、このとき、ワークWは先端が上側に向いた状態で垂直に立ち上げられる。
【0033】
トランスファーロボット44は、方向転換装置42から測定対象のワークWを受け取り、測定部16に搬送するとともに、測定部16で測定が完了したワークWを回収部18に搬送する。このトランスファーロボット44は、上下動自在なロッド50と、そのロッド50の頂部に旋回自在に設けられたアーム52と、アーム52の先端部に設けられたハンド54とで構成されている。ハンド54は、その本体下部に開閉自在なクランプ爪54A、54Aを備えており、このクランプ爪54A、54AでワークWを把持する。ハンド54に把持されたワークWは、ロッド50の昇降動作によって受け取り、受け渡しが行われ、アーム52の旋回動作によって搬送が行われる。したがって、方向転換装置42や測定部16、回収部18は、すべてトランスファーロボット44の搬送軌跡上に配置される(ハンド54の旋回円上に配置される)。
【0034】
測定部16は、ワークWの内径寸法の測定を行う。この測定部16は、図1及び図5に示すように、ワークWを保持するための複数の測定台60、60、…と、その測定台60に保持されたワークWの内径寸法を測定する複数のエアマイクロメータ62と、マスタM0 、M1 を格納するマスタ格納台88とで構成されている。
【0035】
複数の測定台60、60、…は、トランスファーロボット44の搬送軌跡上に所定の間隔をもって配置される。この測定台60は、図6(a)及び(b)に示すように、測定台本体64、押圧リング66、保持リング68及び押圧装置(不図示)で構成されている。
【0036】
測定台本体64は垂直に設置されており、その中央部にエア供給路70が形成されている。測定台本体64の上面には円形状の凹部72が形成されており、その凹部72の中央にはワーク受け穴74が形成されている。ワーク受け穴74はエア供給路70と同軸上に形成されるとともに、測定対象のワークWの外径と略同径に形成され、所定の深さをもって形成されている。
【0037】
押圧リング66は、中央部にワーク挿通穴76が形成されており、ワーク挿通穴76はワークWの外径よりも若干大きく形成されている。この押圧リング66は、測定台本体上面に形成された凹部72内に嵌入されており、その凹部72の内周面をガイド面として凹部72内を軸方向に沿って摺動自在に支持されている。また、この押圧リング66の下面には、中央に向かって傾斜するテーパ状の押圧面78が形成され、保持リング68が当接されている。
【0038】
保持リング68は、弾性体で成形されており、測定台本体64の上面に形成された凹部72内に収納されている。この保持リング68は、ワーク受け穴74と同軸上に配置されており、押圧リング66の押圧面78に押圧されることにより、押し潰されて、その内径が縮径する。なお、保持リング68は、通常状態(無負荷の状態)の内径が、測定対象のワークWの外径よりも大きいものが使用される。したがって、ワークWは、保持リング68に挿通される際、ほぼ非接触の状態で挿通される。
【0039】
図示しない押圧装置は、たとえばシリンダで構成され、押圧リング66を測定台本体64に向けて押圧する。
【0040】
以上のように構成された測定台60の作用は次のとおりである。図6(a)に示すように、押圧リング66のワーク挿通穴76からワークWを挿入すると、そのワークWの後端部が測定台本体64に形成されたワーク受け穴74に挿入される。この状態で同図(b)に示すように、押圧リング66を図示しない押圧装置で測定台本体64に向けて押圧すると、保持リング68が押圧リング66の押圧面78に押し潰されて、その内径が縮径する。この結果、ワークWの外周部が保持リング68に締め付けられて、ワークWが測定台60に保持される。また、保持リング68は、ワークWの外周に密着するので、これにより、ワークWとワーク受け穴74との間がシールされる。
【0041】
なお、ワークWを取り外す時は、押圧装置による押圧リング66の押圧を解除する。これにより、押圧リング66が保持リング68の弾性復元力で元の位置に復帰するとともに、保持リング自身もその弾性復元力で元の径に復帰する。これにより、ワークWへの締め付けが解除され、取り出し可能になる。
【0042】
エアマイクロメータ62は、図5に示すように、エア源80、切替バルブ81、第1レギュレータ82A、第2レギュレータ82B、A/E変換器84及び管制部86で構成されている。
【0043】
エア源80からは、温度、湿度が一定に調整された圧縮エアが供給される。切替バルブ81は、制御部20からの指令に基づきエア源80からの圧縮エアの供給先を第1レギュレータ82Aと第2レギュレータ82Bとに選択的に切り替える。
【0044】
第1レギュレータ82Aは、切替バルブ81を介してエア源80から供給される圧縮エアをあらかじめ設定された第1の圧力に調整し、第2レギュレータ82Bは、切替バルブ81を介してエア源80から供給される圧縮エアをあらかじめ設定された第2の圧力に調整する。そして、この第1レギュレータ82A又は第2レギュレータ82Bで所定圧力に調整された圧縮エアが、A/E変換器84を介して測定台本体64のエア供給路70に供給される。
【0045】
エア供給路70に供給された圧縮空気は、測定台60に保持されたワークWの内周部を通って外部へと噴出される。A/E変換器84は、このときの圧縮エアの背圧を内蔵するベローズと差動変圧器とによって電気信号に変換し、管制部86に出力する。そして、管制部86は、この電気信号に基づいてワークWの内径寸法を算出する。算出された内径寸法は、管制部86に備えられたモニタ86Aに表示されるとともに、データとして管制部86に備えられた図示しないメモリに記録される。
【0046】
マスタ格納台88は、図1に示すように、零調整用マスタM0 と倍率調整用マスタM1 を格納する。このマスタ格納台88は、ブロック状に形成されており、その上面に零調整用マスタ格納穴88Aと倍率調整用マスタ格納穴88Bとが所定の深さをもって鉛直に形成されている。零調整用マスタM0 は零調整用マスタ格納穴88Aに収容されて保持されるとともに、倍率調整用マスタM1 は倍率調整用マスタ格納穴88Bに収容されて保持される。
【0047】
なお、このマスタ格納台88は、トランスファーロボット44の搬送軌跡上に配設され、零調整用マスタ格納穴88Aと倍率調整用マスタ格納穴88Bも同様にトランスファーロボット44の搬送軌跡上に形成される。これにより、マスタ格納台88からトランスファーロボット44でマスタM0 、M1 を取り出し、測定台60に搬送することができる。
【0048】
回収部18は、図1に示すように、測定が終了したワークWをOKワークとNGワークに分別して回収する。すなわち、所定の基準を満たしたOKワークと、所定の基準を満たしていないNGワークとに分別して回収する。この回収部18は、OKワークが収容されるOKワーク回収ボックス90AとNGワークが収容されるNGワーク回収ボックス90Bとを備えている。各回収ボックス90A、90Bは、上部が開口した箱状に形成されており、共にトランスファーロボット44の旋回軌跡上に配置される。トランスファーロボット44によって搬送されたワークWは、各回収ボックス90A、90Bの上方でアンクランプされることにより、各回収ボックス90A、90Bに収容される。
【0049】
制御部20は、内径測定装置10を構成する各機器の駆動制御を行うとともに、測定部16で測定されたワークWの内径測定値に基づいて真の内径測定値、すなわち、面取りの影響による誤差を取り除いた正確な内径測定値を求める。この制御部は図示しないマイクロコンピュータを備えており、あらかじめ記憶された動作プログラムにしたがって各機器の駆動を制御するとともに、真の内径測定値を求めるための演算処理を行なう。
【0050】
前記のごとく構成された本実施の形態の内径測定装置の作用は次のとおりである。
【0051】
まず、測定対象のワークWを供給部12のパーツフィーダ22にセットするとともに、マスタ格納台88に零調整用マスタM0 と倍率調整用マスタM1 をセットする。この零調整用マスタM0 と倍率調整用マスタM1 は、測定対象のワークWと同じ形状に形成されており、それぞれその内径寸法d0 、d1 が既知とされている(ただし、d0 ≠d1 :小範と大範)。なお、零調整用マスタM0 と倍率調整用マスタM1 は、それぞれその先端が上側に向くようにマスタ格納台88にセットする。
【0052】
ワーク及びマスタのセット完了後、オペレータは零調整用マスタM0 と倍率調整用マスタM1 の内径寸法d0 、d1 を管制部86に入力する。そして、装置を稼動させる。
【0053】
装置が稼動されると、まずエアマイクロメータ62のキャリブレーション(零較正と倍率較正)が行われる。このエアマイクロメータ62のキャリブレーションは次のように行われる。
【0054】
まず、トランスファーロボット44がマスタ格納台88から零調整用マスタM0 を取り出し、測定部16に搬送して測定台60にセットする。このセッティングは次のように行われる。
【0055】
まず、零調整用マスタM0 を把持したトランスファーロボット44のハンド54が測定台60の上方に移動する。そして、その位置から所定量下降する。これにより、ハンド54に把持された零調整用マスタM0 が押圧リング66のワーク挿通穴76に挿入される。
【0056】
零調整用マスタM0 がワーク挿通穴76に挿入されると、ハンド54は零調整用マスタM0 の把持を解除し、解除後、所定量上昇し測定台60の上方に待機する。
【0057】
ハンド54の上昇後、図示しない押圧装置が駆動され、押圧リング66が測定台本体64に向けて押圧される。これにより、保持リング68が押圧リング66に押し潰され、その押し潰された保持リング68に把持されて、零調整用マスタM0 が隙間を密閉された状態で測定台60に保持される。
【0058】
以上のようにして零調整用マスタM0 が測定台60にセットされると、切替バルブ81の接続が第1レギュレータ82A側に設定されるとともに、エア源80が駆動され、第1レギュレータ82Aによって第1の圧力に調整された圧縮エアがA/E変換器84を介して測定台60のエア供給路70に供給される。このエア供給路70に供給された圧縮エアは、零調整用マスタM0 の内周部を通って外部に排気される。そして、このときの圧縮エアの背圧がA/E変換器84によって検出され、電気信号として管制部86へと出力される。管制部86は、その電気信号として出力された零調整用マスタM0 の背圧データを内蔵するメモリに記憶する。
【0059】
零調整用マスタM0 の測定が終了すると、エアの供給が停止され、零調整用マスタM0 のロックが解除される。すなわち、押圧装置による押圧リング66の押圧が解除され、保持リング68による締め付けが解除される。そして、押圧リング66の押圧が解除されると、上方に待機していたハンド54が下降し、測定台60にセットされた零調整用マスタM0 を把持して回収する。
【0060】
回収された零調整用マスタM0 は、トランスファーロボット44によってマスタ格納台88の元の位置、すなわち零調整用マスタ格納穴88Aに戻される。
【0061】
零調整用マスタM0 の測定が終了すると、次に、トランスファーロボット44は、マスタ格納台88から倍率調整用マスタM1 を取り出し、測定部16に搬送する。測定部16に搬送された倍率調整用マスタM1 は、零調整用マスタM0 と同様の手順で測定台60にセットされ、背圧が測定される。そして、その測定終了後、零調整用マスタM0 と同様にマスタ格納台88の元の位置に戻される。
【0062】
以上のようにして、零調整用マスタM0 と倍率調整用マスタM1 の背圧測定が終了すると、管制部86は測定された零調整用マスタM0 の背圧データと倍率調整用マスタM1 の背圧データ、及び、あらかじめ測定されている各マスタM0 、M1 の内径寸法d0 、d1 に基づいて、内径寸法の変化と背圧変化との関係(背圧特性)を求め、零調整用マスタM0 の背圧の測定値を測定の基準値に設定する。以下の測定では、この零調整用マスタM0 との背圧変化を検出することにより、ワークWの内径寸法dが測定される。
【0063】
以上一連の工程でキャリブレーションが終了する。なお、本実施の形態の内径測定装置10には測定台60及びエアマイクロメータ62が複数設けられているので、その全てについてキャリブレーションを実施する。
【0064】
キャリブレーションが終了すると、ワークWの測定が開始される。まず、パーツフィーダ22が駆動され供給口26からワークWが供給される。この際、ワークWは、図1に示すように、円弧状に形成された先端面が搬送方向の後側に向くように方向が統一されて供給口26から供給される。
【0065】
供給口26から供給されたワークWは、コンベア40によって方向転換装置42に搬送される。そして、その方向転換装置42によって90度方向転換されて、その先端が上側に向くように垂直に立ち上げられる。
【0066】
垂直に立ち上げられたワークWは、トランスファーロボット44のハンド54に受け取られ、アーム52の旋回動作によって測定部16に搬送される。そして、測定部16の測定台60にセットされる。この測定台60へのセッティングは、上述したマスタM0 、M1 のセッティング方法と同じである。すなわち、押圧リング66のワーク挿通穴76にワークWを挿入し、図示しない押圧装置で押圧リング66を測定台本体64に向けて押圧する。これにより、保持リング68が押圧リング66に押し潰され、その押し潰された押圧リング66に把持されて、ワークWが測定台60に保持される。
【0067】
ワークWが測定台60に保持されると、切替バルブ81の接続が第1レギュレータ82A側に設定されるとともに、エア源80が駆動され、第1レギュレータ82Aによって第1の圧力P1 に調整された圧縮エアがA/E変換器84を介して測定台60のエア供給路70に供給される。このエア供給路70に供給された圧縮エアは、ワークWの内周部を通って外部に排気される。そして、このときの圧縮エアの背圧がA/E変換器84によって検出され、電気信号として管制部86へと出力される。
【0068】
管制部86は、A/E変換器84からの電気信号に基づいてワークWの内径を演算する。すなわち、あらかじめ求めた背圧特性を利用してワークWの内径を算出する。算出された内径は、第1測定値D1 として制御部20に出力され、制御部20のメモリに記憶される。
【0069】
第1の圧力P1 での内径測定が完了すると、制御部20から切替バルブ81に接続切替の指令が出力され、切替バルブ81の接続が第1レギュレータ82Aから第2レギュレータ82Bに切り替えられる。この結果、エア源80からの圧縮エアが第2レギュレータ82Bに供給され、この第2レギュレータ82Bで第2の圧力P2 に調整された圧縮エアが、A/E変換器84を介して測定台60のエア供給路70に供給される。そして、この第2の圧力P2 の下で圧縮エアの背圧がA/E変換器84によって検出され、電気信号として管制部86へと出力される。
【0070】
管制部86は、A/E変換器84からの電気信号に基づいてワークWの内径を演算する。算出された内径は第2測定値D2 として制御部20に出力され、制御部20のメモリに記憶される。
【0071】
以上によりワーク内径の実測定が終了する。測定が終了すると、エア源80の駆動が停止され、測定台60によるワークWの保持が解除される。
【0072】
一方、制御部20は管制部86から入力した第1測定値D1 と第2測定値D2 とに基づいて真の内径測定値Dを求める。この処理は次のように行われる。
【0073】
まず、制御部20は第1測定値D1 と第2測定値D2 との差(D2 −D1 )を求めて、測定値の変化量Xを求める。
【0074】
制御部20のメモリには、あらかじめ測定値の変化量Xと第1測定値D1 の修正量Yとの関係が式又はテーブルとして記憶されており、制御部20は、このメモリに記憶された測定値の変化量Xと第1測定値D1 の修正量Yとの関係に基づいて第1測定値D1 の修正量Yを求める。そして、求めた修正量Yに基づいて第1測定値D1 を修正し、真の内径測定値Dを求める。
【0075】
すなわち、ワークWは、エアの出口側の端部(先端部)に面取り部C2 が形成されていると、その面取り部C2 の影響を受けて第1の圧力P1 と第2の圧力P2 とで測定値が変化する。そして、この変化量Xは面取り部C2 の大きさに応じて変化する。
【0076】
そこで、この「第1の圧力P1 から第2の圧力P2 に変化させた時の測定値の変化量X」と「真の内径測定値Dと第1測定値D1 とズレ量」(すなわち「第1測定値D1 の修正量Y」)との関係をあらかじめシミュレーション又は実験により求めておき、この測定値の変化量Xと第1測定値D1 の修正量Yとの関係を用いて真の内径測定値D、すなわち、面取りの影響による誤差を取り除いた正確な内径測定値を求める。
【0077】
たとえば、シミュレーションにより、測定値の変化量X0 の時の修正量Y0 、測定値の変化量X1 の時の修正量Y1 、測定値の変化量X2 の時の修正量Y2 、…を求め、両者の関係式Y=F(X)をあらかじめ求めておき、制御部20のメモリに記憶させておく。そして、真の内径測定値Dを求める際は、この関係式Y=F(X)を使って真の内径測定値Dを求める。
【0078】
たとえば、第1測定値がD1 、第2測定値がD2 のとき、その変化量は、X=D2 −D1 となり、第1の測定値の修正量は、Y=F(X)=F(D2 −D1 )となる。したがって、この場合、求める真の内径測定値Dは、D=D1 −Y=D1 −F(D2 −D1 )となる。
【0079】
以上のように、制御部20は、第1の圧力P1 から第2の圧力P2 に変化させた時の測定値の変化量Xに基づいて真の内径測定値Dを求める。
【0080】
制御部20は真の内径測定値Dを求めた後、その求めた真の内径測定値Dをあらかじめ設定された検査基準に照らして合否を判定する。すなわち、求めた真の内径測定値Dが、あらかじめ設定された検査基準を満たしているか否かを判定する。そして、あらかじめ設定された検査基準を満たしている場合はOKワークと判定し、満たしていない場合はNGワークと判定する。
【0081】
この判定後、ワークWはトランスファーロボット44によって測定台60から回収され、回収部18へと搬送される。そして、判定された結果に応じてOKワーク回収ボックス90AとNGワーク回収ボックス90Bとに分別されて回収される。すなわち、OKワークはOKワーク回収ボックス90Aに回収され、NGワークはNGワーク回収ボックス90Bに回収される。
【0082】
なお、この分別回収は次のように行われる。測定台60からワークWを回収したトランスファーロボット44のハンド54は、そのワークWがOKワークの場合、OKワーク回収ボックス90Aの上方に移動する。そして、その位置から所定量下降したのちワークWの保持を解除する。これにより、ワークWは自重で落下し、OKワーク回収ボックス90Aに回収される。
【0083】
一方、測定台60から回収したワークWがNGワークの場合、トランスファーロボット44のハンド54は、NGワーク回収ボックス90Bの上方に移動し、その位置から所定量下降し、ワークWの保持を解除する。これにより、ワークWは自重で落下し、NGワーク回収ボックス90Bに回収される。
【0084】
以上一連の工程で1つのワークWの内径測定が完了する。以下、同様の作業を順次繰り返し実施して、パーツフィーダ22に収容された全てのワークWを測定する。
【0085】
なお、本実施の形態の内径測定装置10は、測定部16に複数の測定台60、60、…を備えているので、この複数の測定台60、60、…に順次ワークWを供給してワークWの測定を実施する。この際、トランスファーロボット44は、他のワークWの測定中にその他のワークWの搬送を行うようにする。これにより、トランスファーロボット44を効率よく稼動することができ、効率よくワークWの測定を行うことができる。
【0086】
以上説明したように、本実施の形態の内径測定装置10では、圧縮エアの圧力を変えて測定することにより、出口側の面取り部C2 の大きさに応じて測定値が変化することに鑑み、圧縮エアの圧力を変えたときの測定値の変化量を求め、その変化量から測定値の修正値を求めて真の内径測定値を求めるようにしている。これにより、ワークWに面取りが形成されている場合であっても常に安定した正確な測定を行うことができる。
【0087】
なお、本実施の形態では、エア源80からの圧縮エアの供給先を切替バルブ81で第1レギュレータ82Aと第2レギュレータ82Bとに選択的に切り替えることにより、ワーク内周部に供給する圧縮エアの圧力を第1の圧力P1 と第2の圧力P2 とに切り替えているが、ワークWの内周部に供給する圧縮エアの圧力の切替方法は、これに限定されるものではない。
【0088】
たとえば、図8に示すように、第1エア源80Aから供給される圧縮エアをあらかじめ設定された第1の圧力P1 に調整する第1レギュレータ82Aと、エア源80から供給される圧縮エアをあらかじめ設定された第2の圧力P2 に調整する第2レギュレータ82Bとを切替バルブ83に接続し、この切替バルブ83によってA/E変換器84に接続するレギュレータを選択的に切り替え、ワーク内周部に供給する圧縮エアの圧力を切り替えるようにしてもよい。
【0089】
この他、制御部20からの指令に基づきエア源80から供給される圧縮エアを所定の圧力に調整可能な圧力調整手段によってワーク内周部に供給する圧縮エアの圧力を切り替えてもよい。
【0090】
【実施例】
図9の表は外径D=2.5mm、内径d=125μm、内径長さL=10mmのフェルールに対して供給する圧縮エアの圧力を0.1Mpa から0.25Mpa に変化させた時の測定値の変化をシミュレーションで求めた結果を示している。同図に示すように、供給する圧縮エアの圧力を変化させることによって測定値に変化を発生させる要素は、先端側面取りC2 の影響が大きく、内径長さLの変化、内径のテーパの変化、後端側面取りC1 は、ほとんど測定に影響がないことが確認できる。
【0091】
図10のグラフは、外径D=2.5mm、内径d=125μm、内径長さL=10mmのフェルールに対して圧縮エアの圧力を0.1Mpa から0.25Mpa に変化させた時の「測定値の変化量X」と「真の内径測定値からのズレ量(測定値の修正量)Y」との関係をシミュレーションで求めた結果を示している。
【0092】
このシミュレーションで求めた「測定値の変化量X」と「測定値の修正量Y」との関係を利用したフェルールの測定は、次のように行われる。
【0093】
たとえば、圧縮エアの圧力がP1 =0.1Mpa (第1の圧力)の時のフェルールの内径の測定値がD1 =125.41μm(第1測定値)で、圧縮エアの圧力をP2 =0.25Mpa (第2の圧力)に変化させた時のフェルールの内径の測定値がD2 =126.41μm(第2測定値)であったとする。
【0094】
この場合、測定値の変化量はX=D2 −D1 =126.41−125.41=1.00μmとなる。そして、図10のシミュレーションで求めた「測定値の変化量X」と「測定値の修正量Y」との関係のグラフから、変化量X=1.00μmの時、第1の測定値D1 に対する修正量はY=−1.40μmとなる。
【0095】
したがって、真の内径測定値はD=D1 −Y=125.41−1.40=124.01μmとなる。
【0096】
以上の方法でフェルールの内径測定を行うことにより、エア出口部の面取りの影響を受けることなく常に安定した正確な測定を行うことができる。
【0097】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧縮エアの圧力を変化させて測定すると、エア出口側に形成された面取りの大きさに応じて測定値が変化することに着目し、この測定値の変化量と真の内径測定値とのズレ量、すなわち測定値の修正量との関係をあらかじめ求めておき、この関係を利用して真の内径測定値を求めるようにしているので、ワークに面取りが形成されている場合であっても、その面取りの影響を受けることなく常に安定した正確な測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る内径測定装置の一実施形態を示す全体構成図
【図2】パーツフィーダの選別部の構成を示す概略図
【図3】投光・受光センサの説明図
【図4】搬送部の構成を示す概略図
【図5】エア測定部の構成を示す概略図
【図6】測定台の構成を示す断面図
【図7】ワークの構成を示す断面図
【図8】エア測定部の他の実施の形態の構成を示す概略図
【図9】シミュレーション結果の表
【図10】シミュレーション結果のグラフ
【符号の説明】
10…内径測定装置、12…供給部、14…搬送部、16…測定部、16A…画像測定部、16B…エア測定部、18…回収部、20…制御部、22…パーツフィーダ、23…選別部、24…搬送路、26…供給口、28…ストッパ、30…投光・受光センサ、30A…投光素子、30B…受光素子、34…エアノズル、36…戻し口、40…コンベア、42…方向転換装置、44…トランスファーロボット、46…クランパ、46A、46B…クランプ爪、48…回転軸、50…ロッド、52…アーム、54…ハンド、54A…クランプ爪、60…測定台、62…エアマイクロメータ、64…測定台本体、66…押圧リング、68…保持リング、70…エア供給路、72…凹部、74…ワーク受け穴、76…ワーク挿通穴、78…押圧面、80…エア源、81…切替バルブ、82A…第1レギュレータ、82B…第2レギュレータ、83…切替バルブ、84…A/E変換器、86…管制部、88…マスタ格納台、90A…OKワーク回収ボックス、90B…NGワーク回収ボックス、W…ワーク、C1 …後端側の面取り部(エアの入り口側の面取り部)、C2 …先端側の面取り部(エアの出口側の面取り部)
Claims (2)
- 円筒状に形成されたワークの一端から内周部に圧縮エアを供給し、面取りが形成された他端から排出して、その背圧変化を検出することにより、前記ワークの内径を測定する内径測定方法において、
第1の圧力で前記ワークに圧縮エアを供給して、前記ワークの内径を測定する第1測定工程と、
前記第1の圧力とは異なる第2の圧力で前記ワークに圧縮エアを供給して、前記ワークの内径を測定する第2測定工程と、
前記第1測定工程で測定された内径の測定値と前記第2測定工程で測定された内径の測定値との差を求めて測定値の変化量を求める変化量演算工程と、
あらかじめ取得した測定値の変化量と測定値の修正量との関係から前記第1測定工程で測定された内径の測定値の修正量を求める修正量演算工程と、
前記修正量演算工程で求めた修正量に基づいて前記第1測定工程で測定された内径の測定値を修正し、真の内径測定値を求める真値演算工程と、
からなることを特徴とする内径測定方法。 - 円筒状に形成されたワークの一端から内周部に圧縮エアを供給し、面取りが形成された他端から排出して、その背圧変化を検出することにより、前記ワークの内径を測定する内径測定装置において、
前記圧縮エアの供給圧力を調整するエア圧調整手段と、
第1の圧力で前記ワークに圧縮エアを供給して測定された前記ワークの内径を第1測定値として記憶する第1測定値記憶手段と、
前記第1の圧力とは異なる第2の圧力で前記ワークに圧縮エアを供給して測定された前記ワークの内径を第2測定値として記憶する第2測定値記憶手段と、
前記第1測定測定値と前記第2測定値との差を求めて測定値の変化量を求める変化量演算手段と、
あらかじめ取得した測定値の変化量と測定値の修正量との関係から前記第1測定工程で測定された内径の測定値の修正量を求める修正量演算手段と、
前記修正量演算手段で求めた修正量に基づいて前記第1測定値を修正し、真の内径測定値を求める真値演算手段と、
を備えたことを特徴とする内径測定装置。
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