JP4582446B2 - 測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、検出器支持装置を用いた測定装置に関するもので、特に真円度測定機などに用いられワークの微小変位を検出する検出器を支持する検出器支持装置を用いた測定装置に関する。

円筒形状のワークはその軸心を中心に回転され、真円度や円筒度等が測定される。例えば図１２に示すような鍔付のワークの場合は、ワークＷを回転中心線ＷＣの回りに回転させ、レバー式等の検出器３１の接触子Ｐを円筒外周部に当接させて外周部の振れを検出し外周部の真円度を測定する。あるいは検出器３１の接触子Ｐを孔の内周部に当接させて孔の真円度を測定し、また接触子Ｐを鍔部上面に当接させて鍔部の振れを検出する。

この場合、例えば検出器３１の姿勢を垂直に支持し検出方向を水平方向にした状態で円筒外周部の振れを検出し、次に検出器３１の姿勢を水平に支持替えするとともに、検出方向を垂直方向に調整して鍔部の振れを検出する必要がある。

このため、検出器３１の検出方向切換えを容易に可能にすべく、種々の検出器支持装置が提案され、そのような検出器支持装置を備えた真円度測定機も提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３参照。）。

特許文献１に記載された検出器支持装置は、図１３及び図１４に示すようなものである。即ちＬ字状の支持アーム１１１の一端が水平垂直微調機構２２を介して保持台に回転可能に取り付けられ、他端には検出器３１が固定されている。検出器３１を垂直に支持した状態（図１３）から支持アーム１１１を９０°回転させ、図１４に示すように、検出器３１の姿勢を水平方向に切換えるようになっている。

この場合、支持アーム１１１を９０°回転させて検出器３１の姿勢を水平に切換えても、検出方向は水平方向のままであるので、検出方向を垂直方向に切換えるために、検出器３１を検出器の軸心の回りに９０°回転させる。

また、特許文献２に記載された検出器支持装置は、図１５に示すように、保持台２１に固定された第１のアーム２１１に対して検出器３１を支持した第２のアーム２１２が、垂直方向に対して１方向に４５°傾斜した回転軸心ＲＣを中心に１８０°回転するようになっている。

この場合、検出器３１が垂直姿勢で接触子Ｐの検出方向は図の矢印Ｈ方向（紙面に垂直方向であり、次に第２のアーム２１２を１８０°回転させて図の二点鎖線で示すように検出器３１の姿勢を水平に切換えても、検出方向は図の矢印Ｈ方向のままであるので、検出方向を垂直方向（図の矢印Ｖの方向）に切換えるために、検出器３１を検出器の軸心ＫＣの回りに９０°回転させる。

また、特許文献３に記載された検出器支持装置は、図１６に示すような構造になっている。即ち、保持台２１に固定された第１のアーム３１１の他端には、垂直方向に対して保持台２１の移動軸ＨＣ側に４５°傾斜した回転軸心ＲＣが設けられ、検出器３１を支持した第２のアーム３１２が回転軸心ＲＣの回りに回転可能に構成されている。

図１６（ａ）に示すように、水平姿勢で支持された検出器３１のレバー３１ａが検出器本体に対して９０°折り曲げられ、先端の接触子ＰでワークＷの外周部の振れを検出する。第２のアーム３１２を１８０°回転させると図１６（ｂ）に示すように、ワークＷの鍔部の上面の振れを検出することができる。この場合は検出器３１を軸心ＫＣの回りに回転させる必要がない。
特開平１１−０６３９７１号公報 特開平０７−０９１９４９号公報 特開平０６−３００５０５号公報

しかし、前述の特許文献１（特開平１１−０６３９７１号公報）及び特許文献２（特開平０７−０９１９４９号公報）に記載された検出器支持装置では、検出器３１の検出方向を水平方向から垂直方向に切換える場合、検出器３１を取り付けたアームを回転させるとともに、検出器３１を検出器３１の軸心回りに９０°回転させなければならず、ワンモーションで切換えることができず煩雑であった。

また、前述の特許文献１の検出器支持装置の場合、検出器３１が垂直姿勢のときに接触子の位置が支持アーム１１１の下端よりも上にあるため、大径ワークの中央部の孔を測定する場合にワークの外周部が支持アーム１１１の下端と干渉するという問題があった。

また、前述の特許文献３（特開平０６−３００５０５号公報）に記載された検出器支持装置では、ワンモーションで検出方向を水平方向から垂直方向に切換えることができるが、前述の特許文献１の検出器支持装置同様、懐が狭いので、大径ワークの中央部の孔を測定する場合に問題があった。また、検出方向を垂直方向とした時に、保持台２１の移動軸ＨＣと直交する方向から検出器３１のレバー３１ａを付き出すことができず、種々の測定対象に対して対応幅が狭いという問題も有していた。

前述の特許文献１及び特許文献３の検出器支持装置の場合に、検出器３１の取付位置を下げるかあるいは軸方向に長いレバーを有する検出器３１を用いることによって、接触子の位置を保持台よりも下方に下げることができるが、このようにすると、検出器３１の姿勢切換え前後で接触子の位置が大きくずれ、そのために検出器支持装置を水平方向及び垂直方向に大きく移動させなければならない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、種々のワークに対して検出器の検出
方向をワンモーションで切換え、円筒外周面、内周面及び平面の測定を容易に行うことの
できる測定装置を提供することを目的とする。

本発明は前記目的を達成するために、測定装置は、移動軸を有し、この移動軸に沿って水平移動することでワークに対して相対的に直線移動可能な保持台と、前記保持台に一端が固定され、他端に回転軸心を有する第１のアームと、前記回転軸心を中心に前記第１のアームに対して回転自在に設けられた第２のアームと、前記第２のアームの先端に取り付けられた検出器であって、該検出器の軸芯に対して直交する方向の変位を検出する検出器と、を有し、前記第１のアームは、長手方向の略中央で４５°曲折するとともに垂直面に対して４５°ひねられた形状をしており、前記回転軸心は、前記保持台の水平方向の移動軸に対して４５°傾斜した平面上に設けられるとともに、前記保持台の水平方向の移動軸に対して４５°傾斜した平面に対して４５°傾斜した平面でかつ前記保持台の水平方向の移動軸を含む平面への投影図において、前記保持台の水平方向の移動軸に対して４５°傾斜して設けられ、前記検出器の軸心が前記回転軸心及び前記保持台の水平方向の移動軸と交差するように構成され、前記回転軸芯を中心に前記第２のアームを回転させ所定位置に位置させることにより、前記検出器の検出方向を、垂直方向、水平方向、又は垂直方向と水平方向との中間方向のいずれかに設定可能とされていることを特徴とする。

また本発明は、前記発明において、前記第２のアームを１２０°回転させることによって、前記検出器の検出方向が直交する方向に切り替わることを特徴とする。

本発明によれば、検出器を保持した第２のアームが、保持台の移動軸に対して４５°傾斜した平面上に設けられるとともに、保持台の移動軸に対して４５°傾斜した平面に対して４５°傾斜した平面でかつ保持台の移動軸を含む平面への投影図において、保持台の移動軸に対して４５°傾斜して設けられた回転軸心の回りに回転可能に支持され、第２のアームに取り付けられた検出器の軸心が回転軸心と交差するように構成され、第２のアームを１２０°回転させるだけで検出器の検出方向が９０°切換えられるので、検出器の検出方向をワンモーションで水平方向から垂直方向に切換えることができる。

また本発明は、前記発明において、前記検出器による検出点が、前記保持台の移動軸から離間した位置になるように前記検出器が取り付けられることを特徴とする。

本発明によれば、検出器の検出点が、保持台の移動軸から離間した位置になるので、大径ワークの孔の内周測定においてもワークと保持台とが干渉することがない。

更に本発明は、前記発明において、前記検出器による検出点が前記回転軸心上の点と一致するように前記検出器を取り付けたときに、前記第２のアームを１２０°回転させて前記検出方向を直交する方向に切り替えても、前記検出点が移動しないことを特徴とする。

本発明によれば、検出器の検出方向を切換えても検出点が移動しないので、切換え後に検出器支持装置を大きく移動調整する必要がない。

また、本発明は前記発明において、前記第２のアームを前記回転軸心のまわりに回転駆動する駆動手段が設けられ、前記検出器の検出方向を自動切換えすることを特徴とする。

本発明によれば、第２のアームが駆動手段によって自動回転され、検出器の検出方向が自動切換えされるので、測定の自動化が図れる。

以上説明したように本発明の測定装置によれば、検出器の検出方向を水平方向から垂直方向までワンモーションで容易に切換えることができる。

以下添付図面に従って本発明に係る検出器支持装置の好ましい実施の形態について詳説する。尚、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。

本発明に係る検出器支持装置は、円筒形状のワークの真円度や円筒度等を測定する真円度測定機等に好適に用いられるが、最初にこの真円度測定機についてその概要を説明する。

図１は、真円度測定機の外観を表わす正面図である。真円度測定機２０は、ベース２６、ワークＷを載置して回転中心線ＷＣの回りに高精度で回転する回転テーブル２５、ベース２６上に立設されたコラム２４、コラム２４に沿って図のＺ方向に上下移動する上下移動台２３、上下移動台２３に取り付けられ回転中心線ＷＣに向かった移動軸ＨＣに沿って図のＸ方向に水平移動する保持台２１、及び図示しない管制部等からなっている。

保持台２１には、検出器支持装置１０を介して検出器３１が取り付けられている。検出器３１は、差動変圧器を組込んだレバー式検出器等が用いられる。なお、検出器３１はこれに限らず、デジタルスケールを用いたものや、光干渉式の検出器等が用いられてもよい。

円筒形状のワークＷの真円度を測定する場合は、図１に示すように、先ずワークＷを回転テーブル２５上に載置する。この時、ワークＷの軸心と回転中心線ＷＣとがほぼ一致するように載置位置を調整する。

この載置位置の調整は、検出器支持装置１０を介して検出器３１を保持した保持台２１を移動軸ＨＣに沿ってワークＷ方向に移動させ、検出器３１の接触子ＰをワークＷの外周面に当接させ、回転テーブル２５を回転させながら低倍率でワークＷの振れを見て、振れが小さくなるように載置位置を調整する。この場合、ワークＷの軸心と回転中心線ＷＣとが完全一致しなくても、測定値を解析する段階で偏心補正ソフトを用いてデータを補正することができる。

次に、測定倍率を高倍率に切換えて、ワークＷの１回転分のデータを取り込む。このデータを管制部で解析し、ワークＷの外周部の真円度を算出する。算出結果は管制部に設けられた表示部に表示するとともに、必要に応じ付属のプリンタ等で記録する。

ワークＷが前出の図１２に示すような鍔付の場合、鍔の面の振れが測定される。この場合は、検出器３１の姿勢を切換えて、検出方向を垂直方向に切換える。この検出器３１の姿勢切換えは、検出器支持装置１０で行う。

図２、図３、及び図４は、本発明に係る検出器支持装置１０の実施の形態を表わす斜視図で、図２は検出器３１を垂直姿勢で支持した状態を表わし、図４は検出器３１を水平姿勢に切換えた状態を表わしている。また、図３は検出器３１の垂直姿勢と水平姿勢との中間姿勢の状態を表わしている。

また、図５は検出器支持装置１０の図２の状態を示す平面図で、図６は正面図、図７は左側面図である。更に図８は、図５におけるＤ矢視図で、図９は図８におけるＦ矢視図である。

検出器支持装置１０は、第１のアーム１１、第２のアーム１２、及び回転軸部材１３等で構成されている。第１のアーム１１は、図２及び図５等に示すように、長手方向の途中で４５°曲折するとともに垂直面に対して４５°ひねられた形状をしており、その一端が水平垂直微調機構２２を介して保持台２１に固定されている。

保持台２１は、図５に示すように、ワークＷの回転中心線ＷＣに向かった移動軸ＨＣに沿って直線移動可能に設けられた測定装置の一部分である。また、水平垂直微調機構２２は、つまみ２２Ａを回転させることによって水平方向の微動がなされ、つまみ２２Ｂを回転させることによって垂直方向の微動がなされる。

第１のアーム１１の他端、即ち長手方向に４５°曲折するとともに垂直面に対して４５°ひねられた部分の端部の外側面１１ａには、外側面１１ａに垂直に孔１１ｂが形成されている。

外側面１１ａの孔１１ｂには、回転軸部材１３が強嵌合されている。回転軸部材１３は、図８に示すように、上部に雄ネジ１３ｂが形成され、中間部が回転案内部１３ａで、その下部に鍔を介して強嵌合部１３ｃが形成されている。この回転軸部材１３が強嵌合部１３ｃで孔１１ｂに強嵌合された状態で、回転軸部材１３の軸心が回転軸心ＲＣを形成するようになっている。

第２のアーム１２は、図３及び図８等に示すように、長手方向に鈍角に曲折された形状を有しており、基端側に孔１２ａが形成され、回転軸部材１３の回転案内部１３ａと滑合されて、第１のアーム１１に対して回転可能になっている。回転軸部材１３の雄ネジ１３ｂにはつまみ１４が螺合され、第２のアーム１２と回転軸部材１３との間の回転力が調整可能になっている。また、つまみ１４を締め込むことによってクランプすることもできるようになっている。また、図３及び図４に示すように、第２のアーム１２にはカバー１７が取り付けられている。

第２のアーム１２の他端側には図５に示すように、孔１２ｂとそれに係絡するスリ割が形成されている。このスリ割の奥側は片方にのみ幅広になり、この片方を薄肉化してばね効果を持たせている。このスリ割に対して横方向にネジ孔が形成され、つまみ１５を締め込むことにより孔１２ｂで検出器３１の保持部３１ａをクランプするようになっている。

検出器支持装置１０はこのように構成されているので、第２のアーム１２の第１のアーム１１に対する回転軸心ＲＣは、図５、図６、及び図７に示すように、保持台２１の移動軸ＨＣに対して４５°傾斜した平面上に設けられるとともに、保持台２１の移動軸ＨＣに対して４５°傾斜した平面に対して４５°傾斜した平面でかつ保持台２１の移動軸ＨＣを含む平面への投影図において、保持台２１の移動軸ＨＣに対して４５°傾斜して設けられたしている。

言い換えれば、回転軸心ＲＣは、ワークＷの回転中心線ＷＣに対して４５°傾斜するとともに、回転中心線ＷＣと直交する面への投影図において、保持台２１の移動軸ＨＣに対して４５°傾斜している。このため、図６において回転軸心ＲＣは移動軸ＨＣに対して４５°傾斜し、図７において回転軸心ＲＣは移動軸ＨＣを含む面に対して４５°傾斜している。

また、第２のアーム１２に検出器３１を取り付けたときに、検出器３１の軸心ＫＣと第２のアーム１２の回転軸心ＲＣとが交差する。従って、図６において、回転軸心ＲＣと移動軸ＨＣとの公転から検出器３１の軸心ＫＣまでの距離Ａは、移動軸ＨＣから検出器３１の軸心ＫＣと回転軸心ＲＣとの交点までの距離Ｂと等しい。また、図７において、移動軸ＨＣを含む面と回転軸心ＲＣとの交点から移動軸ＨＣまでの距離Ｃは、前述の距離Ａと等しい。

検出器支持装置１０はこのように構成され、第２のアーム１２を第１のアーム１１に対して１２０°回転させると、第２のアーム１２に垂直姿勢で取り付けられた検出器３１が図３及び図７に示すように、水平姿勢に変化し、検出方向も水平方向Ｈから垂直方向Ｖに切換えられる。また、０°と１２０°の間の中間で固定することもでき、この場合は検出方向も水平方向Ｈと垂直方向Ｖとの中間方向となる。

また、図９に示すように、第１のアーム１１には位置決めピン１６Ａ、１６Ｂが設けられ、位置決めピン１６Ａ、１６Ｂが第２のアーム１２の側面に当接して第２のアーム１２の回転角度を１２０°に規制している。

また、検出器の検出点を第２のアーム１２の回転軸心ＲＣ上の１点と一致させた場合、第２のアーム１２を回転させて検出器の検出方向を切換えても、検出点が移動しない。このため、検出方向を切換えたときに検出器を水平方向及び垂直方向に大きく移動させる必要がなく、測定時間を短縮することができる。

更に、検出器の検出点が保持台２１の移動軸ＨＣより下方に位置しているため、大径ワークに形成された孔の内面測定において、ワークＷが検出器支持装置１０や保持台２１等と干渉することがない。

このように、本発明の検出器支持装置１０によれば、検出器３１の検出方向をワンモーションで切換えることができ、切換えによる検出点の移動がなく、検出点も保持台２１より下方に設定でき、種々のワークＷに対して内周面、外周面、及び平面の測定に容易に対応させることができる。

次に、本実施の形態の変形例について図１０、及び図１１に基づいて説明する。図１０は前出の図７に対応する左側面図で、図１１は前出の図９に対応するＦ矢視図である。

図１０、図１１に示すように、検出器支持装置１０Ａは前述した検出器支持装置１０に対し、第１のアーム１１の回転を自動回転可能にしたものである。

先ず、回転軸部材１３にウオームホイール４３を取り付け、第２のアーム１２に固定された駆動手段であるモータ４１に取り付けられたウオーム４２と噛み合わせ、モータ４１の回転により第２のアーム１２がウオームホイール４３の回りに回転するようになっている。また、検出器３１を第２のアーム１２に対し回転可能に支持させ、モータによって検出器３１が検出器３１の軸心ＫＣを中心に回転するように構成することもできる。

なお、検出器支持装置１０Ａのその他の構成は検出器支持装置１０と同じであり、説明は省略する。

検出器支持装置１０Ａはこのように構成されているので、検出器３１の検出方向を水平方向から垂直方向まで自動切換えすることができ、また検出器３１が検出器３１の軸心ＫＣを中心に自動回転するように構成した場合は、同じ水平方向内又は同じ垂直方向内で夫々検出方向を自動で逆方向に切換えることができる。このため、ワークＷの内周面、外周面、鍔部の上面、下面の各測定を自動で迅速に行うことができる。

なお、前述した実施の形態において、本発明の検出器支持装置を用いた真円度測定機として、ワークＷが回転中心線ＷＣを中心に回転するワーク回転式真円度測定機２０で説明したが、本発明の検出器支持装置１０は、ワーク回転式真円度測定機２０に限らず、ワークＷが固定で検出器３１が回転中心線ＷＣの回りに回転する検出器回転式真円度測定機にも好適に用いることができ、また真円度測定機に限らずその他種々の測定装置にも効果的に用いることができる。

真円度測定機の外観を表わす正面図 本発明に係る検出器支持装置の実施の形態を表わす斜視図１ 本発明に係る検出器支持装置の実施の形態を表わす斜視図２ 本発明に係る検出器支持装置の実施の形態を表わす斜視図３ 本発明に係る検出器支持装置の実施の形態を表わす平面図 本発明に係る検出器支持装置の実施の形態を表わす正面図 本発明に係る検出器支持装置の実施の形態を表わす左側面図 図５におけるＤ矢視図 図８におけるＦ矢視図 本発明の実施の形態の変形例を表わす左側面図 本発明の実施の形態の変形例を表わすＦ矢視図 円筒形状のワークの測定を説明する概念図 第１従来例を表わす斜視図１ 第１従来例を表わす斜視図２ 第２従来例を表わす左側面図 第３従来例を表わす正面図

符号の説明

１０…検出器支持装置、１１…第１のアーム、１２…第２のアーム、１３…回転軸部材、１４、１５…つまみ、１６Ａ、１６Ｂ…位置決めピン、２１…保持台、３１…検出器、ＫＣ…検出器の軸心、ＨＣ…移動軸、ＲＣ…回転軸心、Ｗ…ワーク、ＷＣ…回転中心線

Claims (5)

1. 移動軸を有し、この移動軸に沿って水平移動することでワークに対して相対的に直線移動可能な保持台と、
   前記保持台に一端が固定され、他端に回転軸心を有する第１のアームと、
   前記回転軸心を中心に前記第１のアームに対して回転自在に設けられた第２のアームと、
   前記第２のアームの先端に取り付けられた検出器であって、該検出器の軸芯に対して直交する方向の変位を検出する検出器と、を有し、
   前記第１のアームは、長手方向の略中央で４５°曲折するとともに垂直面に対して４５°ひねられた形状をしており、
   前記回転軸心は、前記保持台の水平方向の移動軸に対して４５°傾斜した平面上に設けられるとともに、前記保持台の水平方向の移動軸に対して４５°傾斜した平面に対して４５°傾斜した平面でかつ前記保持台の水平方向の移動軸を含む平面への投影図において、前記保持台の水平方向の移動軸に対して４５°傾斜して設けられ、
   前記検出器の軸心が前記回転軸心及び前記保持台の水平方向の移動軸と交差するように構成され、
   前記回転軸芯を中心に前記第２のアームを回転させ所定位置に位置させることにより、前記検出器の検出方向を、垂直方向、水平方向、又は垂直方向と水平方向との中間方向のいずれかに設定可能とされていることを特徴とする測定装置。
2. 前記第２のアームを１２０°回転させることによって、前記検出器の検出方向が直交する方向に切り替わることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
3. 前記検出器による検出点が、前記保持台の移動軸から離間した位置になるように前記検出器が取り付けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の測定装置。
4. 前記検出器による検出点が前記回転軸心上の点と一致するように前記検出器を取り付けたときに、前記第２のアームを１２０°回転させて前記検出方向を直交する方向に切り替えても、前記検出点が移動しないことを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
5. 前記第２のアームを前記回転軸心のまわりに回転駆動する駆動手段が設けられ、前記検出器の検出方向を自動切換えすることを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の測定装置。

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