JP5369451B2 - 製品測定装置および製品測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、測定子を使って製品の所望の箇所を測定するための製品測定装置および製品測定方法に関する。

製品のある箇所、たとえば、テーパー状の座面を有する製品の該座面の品質検査を行う際には、球体の測定子を用いる。球体の測定子は、表面に電気抵抗体を有する。測定子をテーパー状座面に押し付けて接触させた際の測定子と座面との接触線の長さは、座面のテーパー角によって異なる。したがって、接触線の長さによる抵抗値を測定することによって、座面のテーパー角が得られる。たとえば、特許文献１参照。

しかし、上記方法では、電気抵抗体と座面との接触線長さから、座面のテーパー角を測定できるものの、座面の面としての精度を測定できない。
特開平５−７１９１０号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、製品の座面の面としての精度の測定を可能とする製品測定装置および製品測定方法を提供することを目的とする。

製品測定装置は、基台と、測定子と、抵抗測定器と、歪ゲージと、制御部とを有する。基台は、導電性材料により形成されており、導電性の製品を固定する。測定子は、前記製品の測定箇所の理想形状に対応する形状の電気抵抗体が表面に配置され、前記測定箇所に接触される。抵抗測定器は、前記基台および前記測定子に接続され、電流を流し、前記測定子と前記製品との接触面積により電気抵抗値を測定する。歪ゲージは、前記製品の測定箇所に押し付けられることによって生じる、前記測定子の歪を検出する。制御部は、前記歪ゲージの検出結果に基づいて、前記測定子の押し付け力を制御する。

製品測定方法では、導電性の基台の上に、導電性の製品を固定する。次に、固定した前記製品の測定箇所に、該測定箇所の理想形状に対応する形状の電気抵抗体が表面に配置された測定子を接触させる。前記基台、前記製品および前記測定子に電流を流し、前記測定子と前記製品との接触面積による電気抵抗値を測定する。前記製品の測定箇所に押し付けられることによって生じる、前記測定子の歪を検出する。前記歪ゲージの検出結果に基づいて、前記測定子の押し付け力を制御する。

測定子の表面の電気抵抗体が、製品の測定箇所の理想形状に対応しているので、測定箇所全体として、測定子と測定箇所との接触面積を電気抵抗値として測定できる。この抵抗値により、測定箇所の全体の精度を評価できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図１は製品測定装置の概略構成を示す図、図２は測定子の斜視図、図３は測定子を製品に押し付けている様子を示す図、図４は測定子が製品に歪んで当たっている様子を示す図である。

製品測定装置は、測定子１０、基台２０、抵抗測定器３０、ストレインアンプ４０および制御部５０を有する。

測定子１０は、製品１００のテーパー状座面の精度を測定するための接触子である。測定子１０は、製品１００のテーパー状座面に挿入されるヘッド部１２と、ヘッド部１２を支持する柱状の柱部１４とを含む。

ヘッド部１２は、図２に示すように、製品１００のテーパー状座面の理想形状（完成形状）に合致する形状の電気抵抗体１２０が表面に配置されている。電気抵抗体１２０は、錐状のヘッド部１２の軸Ｘに対して垂直な面により、図中のＡ、Ｂ、Ｃの３つの部分に分割されている。さらに、電気抵抗体１２０は、軸Ｘを通り放射方向に延びる面により、図中ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つの部分に分割されている。したがって、電気抵抗体１２０は、１２個の片により、製品１００のテーパー状座面の理想形状に合致する形状を形成している。電気抵抗体１２０の各片の間には、絶縁体１２２が配置され、各片同士の電気的な接続を防止する。絶縁体１２２を設ける代わりに、各片間に溝を形成してもよい。

柱部１４は、たとえば、円柱状などの柱状に形成されている。柱部１４は、ヘッド部１２を支持すると共に、製品１００への押し付け力を伝達する。押し付け力は、図示しない、測定子保持手段によって、発生される。柱部１４の表面の同周上には、複数の歪ゲージ１４０が取り付けられている。歪ゲージ１４０は、図示しない金属箔を含み、柱部１４の変形に伴い金属箔を変形させ、その抵抗値を変動させる。歪ゲージ１４０は、それぞれ後述するストレインアンプ４０に電気的に接続されている。

基台２０は、導電性の製品１００を載置して固定する。基台２０は導電性物質により形成されている。

抵抗測定器３０は、基台２０および測定子１０と電気的に接続されている。ここで、抵抗測定器３０は、測定子１０の複数片に分割された各電気抵抗体１２０にそれぞれ電気的に接続されている。抵抗測定器３０は、測定子１０の各電気抵抗体１２０、製品１００および基台２０に電流を流すことによって、各電気抵抗体１２０および製品１００間の接触面積による抵抗値を測定する。測定結果は、制御部５０に送信される。

ストレインアンプ４０は、上述の歪ゲージ１４０のそれぞれと接続されている。ストレインアンプ４０は、ブリッジ回路と電流増幅器とを含み、各歪ゲージ１４０の微小な抵抗変化を検出する。これにより、測定子１０の柱部１４の歪みを検出する。検出結果は、制御部５０に送信される。

制御部５０は、抵抗測定器３０から受信した各電気抵抗体１２０と製品１００間の抵抗値を、第１基準値と比較する。第１基準値は、予め規定されており、たとえば、製品が理想形状である場合に、測定子１０を用いて測定すれば得られる抵抗値である。この第１基準値と、実際の抵抗測定器３０からの抵抗値とを比較することによって、製品の精度を確認できる。特に、本実施形態では、電気抵抗体１２０が複数に分割されているので、分割して測定する箇所ごとの製品１００の第１基準値を予め用意する。これにより、製品１００の測定箇所の部分ごとにも精度を評価できる。全体を評価する場合には、各電気抵抗体１２０と製品との間の抵抗値を合算して、各測定箇所の第１基準値を合算したものと比較すればよい。

また、制御部５０は、ストレインアンプ４０から受信した各歪ゲージ１４０の抵抗値を、第２基準値と比較する。第２基準値は、予め規定されている。第２基準値は、測定子１０が測定に適した圧力で製品１００に押し付けられたときの歪ゲージ１４０の抵抗値である。

上述のように、複数の歪ゲージ１４０は、柱部１４の同円周上に設けられている。図３
において点線で示すように、測定子１０のヘッド部１２と製品１００の測定箇所は、ほぼ合致する形状である。したがって、測定子１０が、製品１００に真っ直ぐに押し付けられている場合、各歪ゲージ１４０は、同様の抵抗値を示す。制御部５０は、ストレインアンプ４０を通じて、各歪ゲージ１４０の抵抗値を監視する。制御部５０は、全ての抵抗値が第２基準値と同等程度になったら、すなわち、第２基準値との誤差が許容範囲内になったら、図示しない測定子１０の押圧手段を制御して、押圧を停止する。

また、図４に示すように、測定子１０の軸がずれて、測定子１０が製品１００に対して歪んで押し付けられている場合、図中右側の歪ゲージ１４０ａの方が、図中左側の歪ゲージ１４０ｂよりも縮められる。これにより、歪ゲージ１４０ａの抵抗が、歪ゲージ１４０ｂの抵抗値とのバランスを崩して大きくなる。制御部５０は、ストレインアンプ４０からの抵抗値を監視し、バランスが崩れたのを検出すると、図示しない測定子１０の移動手段を制御して、測定子１０の姿勢や位置を変更する。

制御部５０は、バランスが崩れたかどうかを、たとえば、歪ゲージ１４０の抵抗値が所定値以上ずれたかどうかで判断できる。あるいは、制御部は、歪ゲージ１４０ごとの第２基準値に対する誤差を比較して、所定値以上の場合に、バランスが崩れたと判断できる。

（効果）
以上のような、製品測定装置によれば、測定子１０の表面の電気抵抗体１２０が、製品１００の測定箇所の理想形状に対応しているので、測定箇所全体として、測定子１０と測定箇所との接触面積を電気抵抗値として測定できる。測定した抵抗値により、測定箇所の全体の精度を評価できる。

また、電気抵抗体１２０が複数の分割片に分けられているので、分割片に対応する測定箇所の一部ごとにも、測定子１０と測定箇所との接触面積を電気抵抗値として測定できる。したがって、測定箇所の一部ごとにも精度を評価できる。特に、電気抵抗体１２０が錐状体をなし、該錐状体の軸Ｘ方向に対して垂直な面により複数に分割されているので、製品１００の測定箇所を軸Ｘ方向に区切って、部分ごとの精度を評価できる。さらに、電気抵抗体１２０が該錐状体の軸Ｘを通り放射方向に延びる面により分割されているので、製品１００の測定箇所を周方向に区切って、部分ごとの精度を評価できる。なお、測定した全ての分割片の電気抵抗値を合算することによって、測定箇所の全体の精度も評価できる。

歪ゲージ１４０の検出結果に基づいて、測定子１０の押し付け力を制御するので、押し付け力の強弱による出力値のバラツキをなくし、より正確な製品精度の評価を可能にする。

複数の歪ゲージ１４０によって柱部１４の歪みを測定し、測定子１０の位置や姿勢のずれを判断するので、測定子１０が、製品１００の測定箇所とずれて接触していることを判断できる。この判断に基づいて、測定子の位置を補正することによって、製品の測定箇所を正確に測定でき、製品精度の評価をより正確にできる。

（変形例）
以上、製品測定装置について説明してきたが、これに限定されない。種々の変形や改変が可能である。

たとえば、電気抵抗体１２０が複数片に分割されている場合について説明したが、これに限定されない。電気抵抗体１２０が分割されずに、一つの片のみであってもよい。この場合、製品の測定箇所を全体として測定し、精度を評価できる。

また、電気抵抗体１２０が集まって錐状体をなしていたが、製品１００の測定箇所の理想形状であれば、いかなる形状でもよい。たとえば、一部に球面を含むような測定箇所を測定する場合、電気抵抗体１２０も球面を有する形状を形成する。

製品測定装置の概略構成を示す図である。 測定子の斜視図である。 測定子を製品に押し付けている様子を示す図である。 測定子が製品に歪んで当たっている様子を示す図である。

符号の説明

１０ 測定子、
１２ ヘッド部、
１４ 柱部、
２０ 基台、
３０ 抵抗測定器、
４０ ストレインアンプ、
５０ 制御部、
１００ 製品、
１２０ 電気抵抗体、
１２２ 絶縁体、
１４０、１４０ａ、１４０ｂ 歪ゲージ、
Ｘ 軸。

Claims (6)

1. 導電性の製品を固定する導電性の基台と、
   前記製品の測定箇所の理想形状に対応する形状の電気抵抗体が表面に配置され、前記測定箇所に接触される測定子と、
   前記基台および前記測定子に接続され、電流を流し、前記測定子と前記製品との接触面積により電気抵抗値を測定する抵抗測定器と、
   前記製品の測定箇所に押し付けられることによって生じる、前記測定子の歪を検出する歪ゲージと、
   前記歪ゲージの検出結果に基づいて、前記測定子の押し付け力を制御する制御部と、
   を有する製品測定装置。
2. 前記測定子の前記電気抵抗体は複数の分割片に分割され、該分割片は相互に電気的に非接続状態である請求項１記載の製品測定装置。
3. 前記電気抵抗体は、錐状体であり、該錐状体の軸方向に対して垂直な面により、複数に分割されている請求項２記載の製品測定装置。
4. 前記電気抵抗体は、錐状体であり、該錐状体の軸を通り放射方向に延びる面により、複数に分割されている請求項２または請求項３に記載の製品測定装置。
5. 前記歪ゲージは、前記電気抵抗体が設けられた部分を支持する柱部の同周上に複数個取り付けられており、
   前記制御部は、各歪ゲージの出力値に基づいて、前記柱部の歪みを測定して、前記測定子の位置や姿勢のずれを判断する請求項１〜４のいずれか一項に記載の製品測定装置。
6. 導電性の基台の上に、導電性の製品を固定する工程と、
   固定した前記製品の測定箇所に、該測定箇所の理想形状に対応する形状の電気抵抗体が表面に配置された測定子を接触させる工程と、
   前記基台、前記製品および前記測定子に電流を流し、前記測定子と前記製品との接触面積による電気抵抗値を測定する工程と、
   前記製品の測定箇所に押し付けられることによって生じる、前記測定子の歪を検出する工程と、
   前記歪ゲージの検出結果に基づいて、前記測定子の押し付け力を制御する工程と、
   を含む製品測定方法。

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