JP5269698B2 - 真円度測定装置 - Google Patents

Description

本発明は真円度測定装置、特に接触式スタイラスを備えた検出手段の保護機構の改良に関する。

円柱、円筒等の被測定物について、真円度、同心度あるいは同軸度などの真円度に関する各種データを採取するため、真円度測定装置が周知である。該真円度測定装置においては、回転テーブル上に被測定物を載置し、被測定回転物の表面位置を接触式スタイラス等で検出しつつ、回転テーブルを回転させることで、被測定回転物の表面位置データを集積し、真円度を測定・算出している（特許文献１〜７）。

しかしながら、被測定物の外周に切り欠き、特にエッジの立った切り欠き等が存在する場合、該切り欠き部分にスタイラスが落ち込み、前記切り欠きエッジ部分にスタイラスが引っ掛かり、そのまま回転テーブルの回転を続ければ スタイラスを破損することもあり得る。

このため、従来においては、スタイラスが切り欠き部分に至ると、一度測定プログラムを停止し、スタイラスが切り欠き部分に落ち込まないように固定したうえで、回転テーブルを回転させ、切り欠き部分が通過した後に再度測定プログラムを開始することとしていた。

同様に、小径穴の内面測定を行う場合にもスタイラス破損の恐れがある。すなわち、スタイラスを保持する保持手段は、通常スタイラスよりも遥かに大径であるため、該保持手段の外径部が被測定物に接触しないよう、スタイラスには傾斜を持たせている。このため、保持手段の中心線上にスタイラス先端が位置するとは限らず、小径穴内にスタイラスを挿入する際、保持手段は該小径穴の直上にあっても、傾斜保持されたスタイラス先端が穴外周に引っ掛かり、やはりスタイラスを破損する恐れがある。
そこで、この場合にもスタイラスを小径穴に挿入する際には測定プログラムを一時停止し、スタイラスの固定を行った後、スタイラス挿入を行い、固定解除を行っていた。

特開平１−２５９２１１ 特開平６−３００５０５ 特開２００３−３０２２１８ 特開２００４−１０８７８７ 特開２００７−７１７２６ ＷＯ２００６／００８８９１ 特許２７０１１４１号

本発明は前記従来技術に鑑みなされたものであり、その解決すべき課題は切り欠きを有する被測定物、あるいは小径穴の内面測定を行う際にも測定プログラムを停止することなく連続測定を行うことのできる真円度測定装置を提供することにある。

前記課題を解決するために本発明にかかる真円度測定装置は、
被測定物を載置する回転テーブルと、
前記被測定物の略円形測定面に傾斜接触する接触式スタイラスと、
前記スタイラスを所定ストローク範囲内で傾斜角変更可能に保持する保持手段と、
前記スタイラスと前記測定面との接触に伴う、前記スタイラスの傾斜角変位を検出する変位検出手段と、
前記変位検出手段の出力に基づき、前記スタイラス先端位置を推測し、該スタイラス位置における最適ストローク範囲を保持手段に指示する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

また、前記真円度測定装置において、スタイラスは支点を中心に回動可能に形成されており、
前記制御手段によるストローク制御は、スタイラス基端部の回動規制により行われることが好適である。

以上説明したように本発明にかかる真円度測定装置によれば、変位検出手段の出力に基づき、前記スタイラス先端位置を推測し、該スタイラス位置における最適ストローク範囲を設定することとしたので、小径穴内面あるいは切り欠きを有する被測定物の真円度測定を行う際にも、測定プログラムを停止し、ストローク設定を手動で行う必要がなくなる。しかも、ストローク設定の基になるスタイラス先端位置は、真円度測定を行う際の被測定物との接触に伴うスタイラス変位を検出する変位検出手段の出力に基づき把握するので、他のスタイラス位置把握手段は不要である。

本発明の一実施形態にかかる真円度測定装置の概略構成の説明図である。 図１に示す装置に用いられるスタイラスの傾斜角、ストローク範囲の説明図である。 本発明において特徴的なスタイラスとその保持手段、変位検出手段の説明図である。 本発明にかかる真円度測定装置による小径穴内壁面測定状態の説明図である。 本発明にかかる真円度測定装置による切り欠き部を有する被測定物の測定状態の説明図である。

以下、図面に基づき本発明の好適な実施形態について説明する。
図１には本発明の一実施例にかかる真円度測定装置の外観図が示されている。同図において、真円度測定装置１０は、基台１２と、該基台１２上に回転可能に設置された回転テーブル１４と、該回転テーブル１４のＸ方向位置を調整する位置調整手段１６及びＹ方向位置を調整する位置調整手段１８と、前記載置面のＸ方向傾きを調整する傾斜調整手段２０及びＹ方向傾き量を調整する傾斜調整手段２２と、該回転テーブル１４上に載置された被測定物２４の表面位置を接触検出可能な検出手段としてのスタイラス２６と、該スタイラス２６をＸ軸方向に移動可能なＸ軸スタイラス移動手段２８と、前記スタイラス２６をスタイラス移動手段２８ごとＺ軸（上下）方向に移動可能なＺ軸スタイラス移動手段３０とを含む。

そして、前記回転テーブル１２の回転量、載置面１４ａのＸ−Ｙ平面上の移動量、載置面１４ａのＸ−Ｙ平面に対する傾斜量、スタイラス移動手段２８，３０によるスタイラスの移動量、およびスタイラスの傾斜角変位は、それぞれマイクロコンピュータを内蔵した制御装置３２に送られる。

本実施形態において、スタイラス２６は図２に示すように保持手段４０に保持されている。同図に示すように、変位検出手段等を内蔵する保持手段４０は、スタイラス２６よりも外形が大きく、このため、スタイラス２６を垂直に保持した場合には、被測定物２４へ保持手段４０が接触してしまい、スタイラス２６による計測が不能になる可能性がある。

そこで、図２にも示すように、保持手段４０はスタイラス２６を所定角度範囲Ａで傾斜角変更可能に保持しており、かつスタイラス２６は図示を省略した付勢手段により最大傾斜角を取るように付勢されている。このため、スタイラス２６先端から保持手段４０の基準垂線Ｚまでの距離が、スタイラス２６の可動ストローク（被測定物との接触に伴い退避し得る範囲）となる。

本発明において特徴的なことは、スタイラス位置における最適ストローク範囲Ｓを保持手段４０に指示することである。

すなわち、図３に示すように、本実施形態にかかる保持手段４０は、スタイラス２６の傾斜角変位を検出する変位検出手段４２及び傾斜角変更機構４４を備えており、変位検出手段４２はスタイラス２６の傾斜角変位を検出しており、また傾斜角変更機構４４は、モータ４６と、減速歯車４８，５０，５２と、ストローク規制ネジ５４とを備える。そして、モータ４６の回転により、歯車４８，５０，５２を介してストローク規制ネジ５４が図中左右に進退し、ネジ５４が図中左方へ伸長した時にはスタイラス２６のストロークＳが短く設定され、またネジ５４が図中右方へ短縮した時にはスタイラス２６のストロークＳが長く設定される。

なお、本実施形態においては、スタイラス２６は支点２６ａを中心として回動可能なてこ型を採用しており、先端２６ｂは被測定物と接触可能であり、また基端部２６ｃは規制ネジ５４に当接し、スタイラス２６の回動規制、すなわち傾斜角変更及びストローク変更を行っている。

また、ストロークＳの設定は、制御手段３２によりモータ４６を駆動することにより行われるが、本発明においては制御手段３２は変位検出手段４２の傾斜角情報を元に行われる。すなわち、変位検出手段４２は本来、スタイラス２６が被測定物に接触しており、その表面形状に従い傾斜角度が変化するのを検出するものであるが、本発明においては、モータ４６により強制的にストロークＳの変更（すなわちスタイラス２６の傾斜角変更）が行われた際のストローク調整量検出にも利用されているのである。

図４には本実施形態にかかる真円度測定装置を用いた小径穴の内面測定状態が模式的に示されている。
同図（Ａ）より明らかなように、スタイラス２６のストロークを大きく取った状態で小径穴６０に近接した場合、保持手段４０は小径穴６０の直上に位置していても、スタイラス２６の先端は小径穴６０に至っておらず、このまま保持手段４０を下降させれば、同図（Ｂ）に示すようにスタイラス２６を破損してしまう場合もある。

そこで、本実施形態においては、保持手段４０が小径穴６０直上に到達すると、図４（Ｃ）に示すようにスタイラス２６のストロークを小さく規制する。この結果、スタイラス２６先端は小径穴６０の範囲に収まり、このまま下降させて（同図（Ｄ））、スタイラス２６のストロークを若干大きくすれば、スタイラス２６は小径穴６０内面に接触し、真円度測定が可能となる。

この際、制御手段３２は、変位検出手段４２の傾斜角Ａ測定結果に基づき、スタイラス２６先端位置を推測し、該推測値に基づきストローク規制ネジ５４の伸長量を調整し、所望のストロークＳを得ている。そして同図（Ｅ）に示すように、ストローク規制ネジ５４を左方に伸張させればストローク長Ｓが小さくなり、右方に短縮すればストローク長Ｓを大きくすることができる。

図５には本実施形態にかかる真円度測定装置を用い、測定面に切り欠きを有する被測定物の測定状態を模式的に示す。
本測定例では、円柱状被測定物２４の外周面に切り欠き部６２が設けられており、通常の真円度測定では被測定物方向に付勢されているスタイラス２６が切り欠き部６２に至ると、該スタイラス２６先端は切り欠き部６２に落ち込む。この状態でさらに被測定物の回転を続ければ、スタイラス２６は切り欠き部６２の壁に衝突し、破損を生じる場合がある（図５（Ｂ））。

一方、本実施形態にかかる真円度測定装置によれば、スタイラス２６が切り欠き部６２に至る（図５（Ｃ））と、制御手段３２の指示によりスタイラス２６のストロークＳを小さく規制し、スタイラス２６が切り欠き部６２内に落ち込まないようにする（図５（Ｄ））。
そして、切り欠き部６２を通過すると、制御手段３２は再度ストロークＳを大きくし、真円度測定を再開する（図５（Ｅ））。

なお、本実施形態において、被測定物２４の形状情報はあらかじめ測定プログラムに組み入れられており、真円度測定にあたって予想される変動幅以上にスタイラス２６が変位したときに、該スタイラス２６が切り欠き部６２に至ったと判断してストロークを縮小し、形状情報による切り欠き幅を通過したときにストロークを拡大し真円度測定を再開することができる。

１０ 真円度測定装置
１４ 回転テーブル
２４ 被測定物
２６ スタイラス
３２ 制御手段
４０ 保持手段
４２ 変位検出手段

Claims (2)

1. 被測定物を載置する回転テーブルと、
   前記被測定物の略円形測定面に傾斜接触する接触式スタイラスと、
   前記スタイラスを所定ストローク範囲内で傾斜角変更可能に保持する保持手段と、
   前記スタイラスと前記測定面との接触に伴う、前記スタイラスの傾斜角変位を検出する変位検出手段と、
   前記変位検出手段の出力に基づき、前記スタイラス先端位置を推測し、該スタイラス位置における最適ストローク範囲を保持手段に指示する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする真円度測定装置。
2. 請求項１記載の装置において、スタイラスは支点を中心に回動可能に形成されており、
   前記制御手段によるストローク制御は、スタイラス基端部の回動規制により行われることを特徴とする真円度測定装置。

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