JP4194961B2

JP4194961B2 - 中心間距離変動量測定装置

Info

Publication number: JP4194961B2
Application number: JP2004054397A
Authority: JP
Inventors: 敬中野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP2005241562A

Description

本発明は、基準となる第１の中心を備えた第１の構成部品と基準となる第２の中心を備えた第２の構成部品とが所定の中心間距離で組み付けられた構造体について、ガタ、変形等による中心間距離の変動量を測定する測定装置に関する。

従来、スラスト方向のガタを検出する装置として、特開平６−２９７２７５号に開示された技術がある。この技術は、等速ボールジョイントの組立時に構成部品であるアウターレースとインナーレースとをスラスト方向に押し引きしてスラスト方向のガタを検出するものである。
特開平６−２９７２７５号公報

しかしながら、この装置は、密着した構成部品間での接触ガタ計測であり一体固定されている構成部品に対する相手部品とのガタ計測を行うものではない。また、ガタや変形を伴う構成内部品との位置関係（穴位置）の変動を測定するものではない。

また、締結等により一体固定されている構成部品の測定として、図４に示すように、部品穴２ａと基準ピン４との嵌合部に生ずるガタや変形による基準穴間距離Ｌの変動を測定する場合、変位計を構成部品１の外形部に設置し測定する方法が考えられる。しかし、変位計を構成部品１の外形部に設置して測定する場合には、外力を与えた際の構成部品１自体の変形、つまり、図４の如く基準穴間距離Ｌには影響を与えない変形による変動を測定することが考えられ測定誤差の拡大につながる恐れがある。

そこで、本発明は、基準となる第１の中心を備えた第１の構成部品と基準となる第２の中心を備えた第２の構成部品とが所定の中心間距離で組み付けられた構造体について、その中心間距離の変動量を高精度に測定することができる中心間距離変動量測定装置を提供することをその目的とする。

請求項１の発明は、基準となる第１の中心を備えた第１の構成部品と基準となる第２の中心を備えた第２の構成部品とが所定の中心間距離で組み付けられた構造体の前記中心間距離の変動量を測定する中心間距離変動量測定装置において、前記構造体を中心間距離に沿って正逆両方向に加圧する加圧機構と、前記構造体に備える第１の中心及び第２の中心のうち、一方の中心を固定側中心とする固定側位置決め手段と、前記構造体に備える第１の中心及び第２の中心のうち、他方の中心を変動側中心とし、該変動側中心の変動に応じて従動する変動側従動手段と、前記正逆両方向の加圧状態でのそれぞれの前記変動側保持手段の位置から前記中心間距離の変動量を測定する変位計とを備えていることを特徴とする中心間距離変動量測定装置である。

請求項２の発明は、第１の基準穴の中心を備えた第１の構成部品と第２の基準穴の中心を備えた第２の構成部品とが所定の中心間距離で組み付けられた構造体の前記中心間距離の変動量を測定する中心間距離変動量測定装置において、前記構造体を中心間距離に沿って正逆両方向に加圧する加圧機構と、前記構造体に備える第１の基準穴及び第２の基準穴のうち、一方の固定側中心を有する基準穴に挿入される固定側の基準ピンと、前記構造体に備える第１の基準穴及び第２の基準穴のうち、他方の変動側中心を有する基準穴に挿入されて該基準穴の変動に従動する測定ピンと、前記正逆両方向の加圧状態でのそれぞれの前記測定ピンの位置から前記中心間距離の変動量を測定する変位計とを備えていることを特徴とする中心間距離変動量測定装置である。

請求項３の発明は、前記測定ピンが、変動側中心を有する基準穴より小径であって、且つ前記中心間を結ぶ方向に沿って前記変動側中心を有する基準穴に前記測定ピンを付勢する微圧付与機構を備えていることを特徴とする請求項２に記載の中心間距離変動量測定装置である。

請求項４の発明は、前記加圧機構が加圧方向の切替え及び抜重機構を備えていることを特徴とする請求項２に記載の中心間距離変動量測定装置である。

請求項５の発明は、前記加圧機構が加圧力調整機構を備えていることを特徴とする請求項２に記載の中心間距離変動量測定装置である。

請求項１に記載の発明によれば、基準となる第１の基準穴の中心を備えた第１の構成部品と基準となる第２の中心を備えた第２の構成部品とが所定の中心間距離で組み付けられた構造体について、その中心間距離の変動量を高精度に測定することができる。

請求項２に記載の発明によれば、第１の基準穴の中心を備えた第１の構成部品と第２の基準穴の中心を備えた第２の構成部品とが所定の中心間距離で組み付けられた構造体について、その中心間距離の変動量を高精度に測定することができる。

請求項３に記載の発明によれば、測定ピンが変動側中心を有する基準穴より小径であり実際の部品間の嵌合ガタは大きくなっているが、前記変動側中心を有する基準穴に前記測定ピンを付勢する微圧付与機構を備えているので、測定ピンは変動側中心を有する基準穴の内径部に常に密着し測定ピンと変動側中心を有する基準穴との関係にガタは発生せず測定誤差を最小限に抑えることが出来る。

請求項４に記載の発明によれば、加圧方向を切り替えて一方への加圧時の測定値と他方への加圧時の測定値との差分を穴間距離の変動値とすると、固定側中心を有する基準穴と該基準穴に挿入される固定側の基準ピンとのガタによる測定誤差を取り除くことが可能である。

請求項５に記載の発明によれば、加圧力を調整できるので、嵌合ガタによる変動量、部品変形による変動量等を測定することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明に係る一実施形態の中心間距離変動量測定装置の概略図、図２は図１の中心間距離変動量測定装置により測定される被測定部品の形状を示す部品図、図３は同被測定部品の組立図である。

図２に示すように、被測定部品としての構造体は、第１の構成部品としての構成部品１と第２の構成部品としての構成部品２とを備えている。構成部品１は矩形の板状を有し、測定穴１ａと調整穴１ｂとが形成されている。測定穴１ａは本実施例では板厚方向に貫通する円形穴に形成され、その測定穴１ａの中心１ｅは中心間距離の一方の基準となる中心である。調整穴１ｂは本実施形態では板厚方向に貫通する長穴としたが、調整範囲を確保できれば円形穴等他の形状でもよい。この調整穴１ｂの周囲にはネジ穴１ｃが設けられている。

構成部品２は、基準穴としての部品穴２ａが貫通する円筒部２ｆと取付け時にネジ穴１ｃに対応する長穴２ｃを有するフランジ部２ｇとを備えて構成されている。その部品穴２ａの中心２ｅは中心間距離の他方の基準となる中心である。

構成部品１と構成部品２とは、図３に示すように、組み付けられて被測定部品としての構造体となる。即ち、構成部品１の調整穴１ｂに構成部品２の円筒部２ｆが挿入され、測定穴１ａの基準穴中心１ｅと部品穴２ａの基準穴中心２ｅとの距離を所定の中心間距離に調整する。そして、ネジ１８によりネジ用長穴２ｃ及びネジ穴１ｃを介して、構成部品１と構成部品２とを締結して構造体とする。前記所定の中心間距離とは、この構造体の測定穴１ａと部品穴２ａとの間隔を、構造体を取り付ける他部品に設けられた所定間隔の一対の突起を測定穴１ａと部品穴２ａとに挿入できるように、一対の突起の中心間距離に対応するものである。このような構造体において、組み付け後に外力が加わると構成部品２の円筒部２ｆの外形と構成部品１の調整穴１ｂとの隙間３、締結部等により発生するガタや構成部品１，２の変形により中心間距離としての基準穴間距離Ｌ（Ｌ＝測定穴１ａの中心位置−部品穴２ａの中心位置）が変動する虞がある。この変動量を以下に示す本発明に関わる中心間距離変動量測定装置により高精度に測定することができる。

図１に示すように、この中心間距離変動量測定装置は、固定側位置決め手段としての基準ピン４と、変動側従動手段としての測定ピン５と、加圧機構と、変位計６とを備えている。基準ピン４は、ベース８に固定され、構造体の構成部品２の部品穴２ａに嵌合される。測定ピン５は、ベース８に固定された摺動レール８ａ上に設置されたスライダ９に固定されて、基準ピン４と測定ピン５との軸芯を結んだ直線方向に摺動自在となっている。この測定ピン５は、構造体の構成部品１の測定穴１ａに嵌合される。即ち、被測定部品としての構造体は、その測定穴１ａに測定穴１ａより十分に小径の測定ピン５が挿入され、部品穴２ａに基準ピン４が嵌合された状態で測定される。

測定ピン５は基準ピン４と測定ピン５との軸芯を結んだ直線方向の一方の向き（本実施形態では図１の左向き）にスプリング等の弾性体１０にて常に構成部品１の変形を起こさせない程度の微圧が与えられており、ベース８に連結された変位計６により位置を測定されている。なお、弾性体１０としては、実施形態で示したスプリング以外にもゴム、バネ等を用いることができる。

加圧機構は、加圧部材７、加圧ピン１２、スプリング１７、調整ネジ１６、加圧レバー１４、摺動レール１１、カム１３等から構成されている。加圧部材７は、平面視コ字形状を有し、ベース８に固定された摺動レール１１上のスライダ１１ａに固定されており、基準ピン４と測定ピン５の軸芯を結んだ直線方向に摺動自在となっている。これにより加圧部材７は、被測定部品、本実施形態では構成部品１に対する加圧を行なうように構成されている。

加圧ピン１２はスライダ１１ａに固定された取付け部材１９に取り付けられ、加圧ピン１２の一部が雄ネジ加工されている。この雄ネジ加工されたところには、調整ネジ１６が螺合されている。この調整ネジ１６とベース８上に固定された支柱との間にはスプリング１７が設けられている。

カム１３は円板の一部を山形に切り欠いた形状を有している。そして、加圧レバー１４が溝１５ａ内にあるときには、左側の加圧ピン１２の先端はカム１３の円弧形状部分に対向するとともに、右側の加圧ピン１２の先端はカム１３の切り欠き部分に対向する。また、加圧レバー１４が溝１５ｃ内にあるときには、右側の加圧ピン１２の先端はカム１３の円弧形状部分に対向するとともに、左側の加圧ピン１２の先端はカム１３の切り欠き部分に対向する。また、加圧レバー１４が溝１５ｂ内にあるときには、図１に示すように、左右の加圧ピン１２の先端はそれぞれ円弧形状部分に対向する。

加圧部材７は、摺動自在方向に可動する対向している２本の加圧ピン１２により加圧力が与えられ加圧方向はカム１３を加圧レバー１４にて回転させることにより加圧方向の切替が可能な機構となっており中間位置（図１に示す位置）では無負荷の状態を保持することが可能である。

また、加圧レバー１４の位置は３ヶ所のレバー用溝１５ａ〜１５ｃを有する止め板１５により、回転させた加圧レバー１４をレバー用溝１５ａ〜１５ｃの何れかに挿入することにより加圧方向及び無負荷状態の保持可能となっている。例えば、加圧レバー１４を図１の中間位置のレバー用溝１５ｂに挿入したときには加圧部材７から構成部材１に加圧力が作用せず無負荷状態となる。また、加圧レバー１４をレバー用溝１５ａに挿入したときには右側の加圧ピン１２のみが前進して加圧部材７から構成部材１に左向きの加圧力が作用する。また、加圧レバー１４をレバー用溝１５ｃに挿入したときには左側の加圧ピン１２のみが前進して加圧部材７から構成部材１に右向きの加圧力が作用する。さらに、加圧部材７の加圧力は、雄ネジ部を持つ加圧ピン１２に取り付けられた調整ネジ１６の装着位置によりスプリング１７の圧縮力を変化させ容易に調整が可能となっている。

部品の外形部を測定した場合の測定誤差増大について、本発明では測定穴１ａに嵌合する測定ピン５の位置変動を変位計６にて測定する機構となっているので、必要な基準穴間距離Ｌに影響の無い部品の個所に生じた外力による変形１ｄ（図４）に伴う測定誤差Δを排除することが可能である。

測定誤差拡大の原因である測定穴１ａと測定ピン５の嵌合ガタであるが、本発明では測定ピン５は測定穴１ａに対し十分に小さくなっており実際の部品間の嵌合ガタは大きくなっているが、常に摺動自在方向に弾性体１０により微圧を与えられており測定部品（組み付けられた構成部品１、２）がセットされた場合、常に測定ピン５は測定穴１ａの内径部に密着し測定ピン５と部品穴１ａとの関係にガタは発生せず測定誤差を最小限に抑えることが出来る。

加圧力が常に一定方向の場合、部品穴２ａと基準ピン４との嵌合ガタにより無負荷状態での構成部品１、２の初期位置を精密には規制できないので、加圧時の穴間距離Ｌの変動に対する測定誤差を拡大させる恐れがあるが、本発明では加圧ピン１２を加圧方向について対向した２個を配置とすることとし、さらにカム１３を加圧レバー１４の操作により容易に加圧方向の切り替えが可能な構造となっているので、まず、一方向への加圧を行ない次に、加圧方向を切り替えることにより測定時に必ず部品穴２ａと基準ピン４とが密着することとなる。この時、一方への加圧時の測定値：Ａと加圧方向切り替え後の測定値：Ｂの差分を基準穴間距離Ｌの変動値とすると部品穴２ａと基準ピン４とのガタによる測定誤差を取り除くことが可能である。また、ベース８の側面に取り付けられた加圧レバー１４の回転位置を保持する止め板１５により加圧方向の維持が容易に且つ確実に出来、さらに、加圧方向の確認が容易にできることにより、加圧状態での脱着によるワーク（被測定部品）としての構成部品１、２の破損や傷を未然に防ぎ作業性の向上も図ることが出来る。

部品穴２ａと基準ピン４との嵌合ガタと部品穴２ａ部の変形による基準穴間距離Ｌの変動との切り分けに対して、本発明では加圧ピン１２に雄ネジ加工を施し、取り付く調整ネジ１６の位置を変更することにより加圧力の調整が容易に実施できる。測定ワークの変形を与えない程度の加圧力に調整することにより測定値は部品穴２ａと基準ピン４との嵌合ガタによる基準穴間距離Ｌの変動量と判断できる。また、加圧力を構成部品の使用状態に合わせ増加させることにより部品の変形を含めた測定値となり、部品穴２ａと基準ピン４とのガタ量を差し引くと部品変形による基準穴間距離Ｌの変動量と見なすことが可能である。また、加圧力の変更は構成部品１又は構成部品２の材質変更等による剛性に変化があった場合にも必要な機能である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、第１の構成部品と第２の構成部品の何れにも穴が設けられている場合について説明したが、第１の構成部品及び第２の構成部品の何れか一方又は両方の穴の代わりに円柱形状等の中心を有する突起を設け、突起に対応する、基準ピン４及び測定ピン５の何れか一方又は両方の代わりに突起を挿入する穴を有する部材を設けるようにすることもできる。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明に係る一実施形態の中心間距離変動量測定装置の概略図である。図１の中心間距離変動量測定装置により測定される被測定部品の形状を示す部品図である。同被測定部品の組立図である。穴間距離に影響を与えない部品変形により測定誤差が拡大する場合の例を示す図である。

符号の説明

１構成部品（第１の構成部品）
１ａ測定穴（基準穴）
１ｂ調整穴
１ｃネジ穴
１ｄ変形
１ｅ基準穴中心
２構成部品（第２の構成部品）
２ａ部品穴（基準穴）
２ｃネジ用長穴
２ｅ基準穴中心
２ｆ円筒部
２ｇフランジ部
３隙間
４基準ピン
５測定ピン
６変位計
７加圧部材
８ベース
８ａ摺動レール
９スライダ
１０弾性体
１１摺動レール
１２加圧ピン
１３カム
１４加圧レバー
１５止め板
１５ａレバー用溝
１５ｂレバー用溝
１５ｃレバー用溝
１６調整ネジ
１７スプリング
１８ネジ
１９取付け部材
Ｌ基準穴間距離

Claims

基準となる第１の中心を備えた第１の構成部品と基準となる第２の中心を備えた第２の構成部品とが所定の中心間距離で組み付けられた構造体の前記中心間距離の変動量を測定する中心間距離変動量測定装置において、
前記構造体を中心間距離に沿って正逆両方向に加圧する加圧機構と、
前記構造体に備える第１の中心及び第２の中心のうち、一方の中心を固定側中心とする固定側位置決め手段と、
前記構造体に備える第１の中心及び第２の中心のうち、他方の中心を変動側中心とし、該変動側中心の変動に応じて従動する変動側従動手段と、
前記正逆両方向の加圧状態でのそれぞれの前記変動側保持手段の位置から前記中心間距離の変動量を測定する変位計とを備えていることを特徴とする中心間距離変動量測定装置。
第１の基準穴の中心を備えた第１の構成部品と第２の基準穴の中心を備えた第２の構成部品とが所定の中心間距離で組み付けられた構造体の前記中心間距離の変動量を測定する中心間距離変動量測定装置において、
前記構造体を中心間距離に沿って正逆両方向に加圧する加圧機構と、
前記構造体に備える第１の基準穴及び第２の基準穴のうち、一方の固定側中心を有する基準穴に挿入される固定側の基準ピンと、
前記構造体に備える第１の基準穴及び第２の基準穴のうち、他方の変動側中心を有する基準穴に挿入されて該基準穴の変動に従動する測定ピンと、
前記正逆両方向の加圧状態でのそれぞれの前記測定ピンの位置から前記中心間距離の変動量を測定する変位計とを備えていることを特徴とする中心間距離変動量測定装置。
前記測定ピンが、変動側中心を有する基準穴より小径であって、且つ前記中心間を結ぶ方向に沿って前記変動側中心を有する基準穴に前記測定ピンを付勢する微圧付与機構を備えていることを特徴とする請求項２に記載の中心間距離変動量測定装置。
前記加圧機構が加圧方向の切替え及び抜重機構を備えていることを特徴とする請求項２に記載の中心間距離変動量測定装置。
前記加圧機構が加圧力調整機構を備えていることを特徴とする請求項２に記載の中心間距離変動量測定装置。