JP5447263B2 - 薄肉リング状ワークの寸法測定方法、及び寸法測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば発電用風車やＸ線ＣＴ等に使用される、薄肉転がり軸受軌道輪の様な薄肉リング状ワークの寸法測定方法、及び寸法測定装置に関するものである

従来より、薄肉リング状ワークである被測定物の内外径測定は被測定物の外周又は内周の２点間をダイヤルゲージ等により測定する方法が用いられている。

薄肉リング状ワークである被測定物は径方向の外力に対して変形し易い為、測定に際しては軸方向端面が定盤と接する様に載置された状態で支持される。そしてダイヤルゲージ等を被測定物の外周又は内周に２点に水平方向に接触させることにより寸法測定を行う。しかし、この時定盤と被測定物との接触面で密着する為、被測定物が径方向の外力を受けて弾性変形した時に、前記径方向の外力が取り除かれても、被測定物に生じた変形が完全に取り除かれず、正しい内外径寸法を測定出来ないことがある。また、測定する２点間の位相を変えながら複数回測定することで、被測定物の真円度を把握する際にも、測定毎にダイヤルゲージ等からワークに掛かる力により被測定物はその度変形する為、被測定物の変形が完全に取り除かれないままだと、被測定物の真円度を安定して測定出来ないという問題があった。

この対策として、特許文献１では回転台上に被測定物である薄肉円環を配し、回転台の中心から薄肉円環の測定点までの距離を薄肉円環の全周に渡って測定し、得られた薄肉円環測定部の周長に相当する円の直径を演算する発明が開示されている。また、特許文献２では、被測定物である被測定リングの測定面に多数のゲージボールを配し、配されたゲージボール配列に円錐面状のボール接触面を持つ測定子を挿入してボールを被測定リングに押当て、測定子の軸方向位置を測定することにより、被測定リングの径方向寸法を知る方法が開示されている。また、特許文献３では、分割された測定治具で被測定リングを拘束し、真円度を矯正した状態で寸法測定を行う発明が開示されている。

特開昭６０−１４２２０１号公報 特開平５−１２６５０２号公報 特開平５−１２６５０３号公報

しかしながら、特許文献１は、回転台と円環との密着が生じる恐れがあり、拘束されていない状態での被測定物の真円度を把握することが困難である。また、特許文献２、３も被測定物を測定治具により矯正するため、拘束されていない状態での被測定物の真円度を把握することが出来ない。さらに測定するワークの大きさに応じた測定治具を必要とし、作業性が悪く測定に時間が掛かるという問題が有った。
そこで、本発明は、薄肉リング状の被測定物の内径及び外径を、被測定物に対する拘束の無い状態で、測定可能とすることを課題としている。

上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、薄肉のリング形状を有する被測定物の内径及び外径を測定する方法であって、被測定物を載置する定盤と、定盤の被測定物載置面の何処かに設置され、定盤の被測定物載置面を垂直方向に振動させる加振手段からなる被測定物載置台に、被測定物を水平に載置した後、被測定物載置面を加振し、被測定物と定盤との密着を防止し、被測定物が定盤により拘束されない状態で被測定物の内径、外径を測定することを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は請求項１に記載の薄肉のリング形状を有する被測定物の内径及び外径を測定する方法であって、前記被測定物の内側には、前記被測定物の高さよりも高いブロックが設置され、
前記ブロックの上には、前記被測定物の内径又は外径を測定する測定治具が置かれ、
前記測定治具は、前記ブロックの上に置かれて径方向に延びる連結部材と、前記連結部材の径方向両端に固定された固定測子及びダイヤルゲージと、を有し、
前記固定測子及び前記ダイヤルゲージを、前記被測定物の内周又は外周に接触させることにより、前記被測定物の内径寸法又は外径寸法を測定することを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は請求項１又は２に記載の薄肉のリング形状を有する被測定物の内径及び外径を測定する方法であって、前記定盤を振動させる加振手段がピエゾアクチュエータであることを特徴としている。
また、請求項４に記載の発明は請求項３に記載の薄肉のリング形状を有する被測定物の内径及び外径を測定する方法であって、前記加振手段であるピエゾアクチュエータに与える電気信号が、正弦波であることを特徴としている。
また、請求項５に記載の発明は、薄肉のリング形状を有する被測定物の内径及び外径を測定する装置であって、
前記被測定物を載置する定盤と、前記定盤の被測定物載置面の何処かに設置され、前記定盤の被測定物載置面を垂直方向に振動させる加振手段と、を備え、
前記被測定物は、前記被測定物載置台に水平に載置され、
前記被測定物の内側には、前記被測定物の高さよりも高いブロックが設置され、
前記ブロックの上には、前記被測定物の内径又は外径を測定する測定治具が置かれ、
前記測定治具は、前記ブロックの上に置かれて径方向に延びる連結部材と、前記連結部材の径方向両端に固定された固定測子及びダイヤルゲージと、を有し、
前記加振手段によって前記被測定物載置面を加振し、前記被測定物が前記定盤により拘束されない状態で、前記固定測子及び前記ダイヤルゲージを、前記被測定物の内周又は外周に接触させることにより、前記被測定物の内径寸法又は外径寸法を測定することを特徴としている。

本発明は以上のような構成を有しており、被測定物と定盤との密着を防止し、被測定物が拘束されない状態で定盤に載置される。さらに、測定の前後に於いて被測定物が径方向に弾性変形しても、元の形状に復元されるため、安定して内径、外径の測定を行うことが可能という効果が有る。

本発明による薄肉リングの測定方法（外径測定）を示す図である。 実施例に示す外径測定結果の表を示すものである。 実施例に示す外径測定結果の表をグラフ化したものを示すものである。

実施例である外径の測定方法を図１に示す。
定盤１の上に被測定物２（薄肉リング状ワーク）を置く．加振手段４は固定ブラケット５によって可動部が定盤１に接する様固定されている。加振手段４はピエゾアクチュエータを用い、不図示のドライバによって駆動され、ドライバは不図示のファンクションジェネレータにより波形を与えられる。前記定盤１が加振された状態で、被測定物２の外径を測定する。測定に用いる測定治具３は、ダイヤルゲージ３ａ、連結部材３ｂ、固定測子３ｃから構成される。測定治具３は定盤１に置かれた被測定物２の内側に設置したブロック６の上に置かれる。この時、ブロック６の高さは被測定物２の高さよりも高い物を用意し、連結部材３ｂと、被測定物の上面が接触しない様に置かれる。そして、連結部材３ｂの一端に固定された固定測子３ｃと、連結部材３ｂの他端に固定されたダイヤルゲージ３ａの可動測子とを、被測定物２の外周に接触させることにより、外径寸法を測定する。なお、連結部材３ｂを直接被測定物２の上面に載置しても、連結部材３ｂと被測定物２との接触面積が充分に小さく、測定に影響を与えないと判断できる場合にはブロック６を適宜省略することも可能である。

図２及び図３に測定結果を示す。被測定物２は外径Ｄｍｍ，有効肉厚比2.3％の円すいころ軸受外輪である。
有効肉厚比Ｆは、被測定物２の外径Ｄ、有効肉厚をＴとすると、次式で表される。
Ｆ＝（Ｔ／Ｄ）×１００
但し、Ｔ＝ｔ１−（（ｔ１−ｔ２）／３）
ｔ１：最大肉厚
ｔ２：最小肉厚
定盤１を加振しない状態で、被測定物２の外径の周上４点を５回繰り返して測定した結果を図２の「加振なし」及び図３(a)に示す。図３のグラフの縦軸は外径の図面上の値（Ｄｍｍ）からのずれである（単位μｍ）。周上4点の各点の平均値ばらつきは11μｍであった。
定盤１を加振した状態で、被測定物２外径の周上４点を５回繰り返して測定した結果を図２の「加振あり」及び図３(b)に示す。加振手段４にはピエゾアクチュエータを使用した。ピエゾアクチュエータは、最大ストロークが100μｍ／150V、最大発生力800N、のものを使用し、これを固定ブラケット５を介してピエゾアクチュエータ可動部が定盤上面に接触する様に固定した。加振の際は、印加電圧20V、周波数300Hzの正弦波を与えた。
その時の測定結果は、周上4点の各点の平均値ばらつきが2μｍとなり、定盤１を加振しない場合に較べて、測定の繰り返し精度を大幅に向上することができた。

本実施例では、薄肉リングである被測定物の外径測定を行っているが、被測定物の内径測定についても測定器具を内径測定用のものに変更することにより実施することが可能である。また、本実施例の各構成要素は同様の機能を持つものに適宜変更することが可能である。

薄肉リング状ワークの寸法測定方法として利用できる。

１ 定盤
２ 被測定物（薄肉リング状ワーク）
３ 測定治具
３ａ ダイヤルゲージ
３ｂ 連結部材
３ｃ 固定測子
４ 加振手段
５ 固定ブラケット
６ ブロック

Claims (5)

1. 薄肉のリング形状を有する被測定物の内径及び外径を測定する方法であって、被測定物を載置する定盤と、定盤の被測定物載置面の何処かに設置され、定盤の被測定物載置面を垂直方向に振動させる加振手段からなる被測定物載置台に、被測定物を水平に載置した後、被測定物載置面を加振し、被測定物と定盤との密着を防止し、被測定物が定盤により拘束されない状態で被測定物の内径、外径を測定することを特徴とする薄肉のリング形状を有する被測定物の内外径測定方法。
2. 前記被測定物の内側には、前記被測定物の高さよりも高いブロックが設置され、
   前記ブロックの上には、前記被測定物の内径又は外径を測定する測定治具が置かれ、
   前記測定治具は、前記ブロックの上に置かれて径方向に延びる連結部材と、前記連結部材の径方向両端に固定された固定測子及びダイヤルゲージと、を有し、
   前記固定測子及び前記ダイヤルゲージを、前記被測定物の内周又は外周に接触させることにより、前記被測定物の内径寸法又は外径寸法を測定することを特徴とする請求項１に記載の薄肉のリング形状を有する被測定物の内外径測定方法。
3. 薄肉のリング形状を有する被測定物の内径及び外径を測定する方法であって、前記定盤を振動させる加振手段がピエゾアクチュエータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の、薄肉のリング形状を有する被測定物の内外径測定方法。
4. 薄肉のリング形状を有する被測定物の内径及び外径を測定する方法であって、前記加振手段であるピエゾアクチュエータに与える電気信号が、正弦波であることを特徴とする請求項３に記載の薄肉のリング形状を有する被測定物の内外径測定方法。
5. 薄肉のリング形状を有する被測定物の内径及び外径を測定する装置であって、
   前記被測定物を載置する定盤と、前記定盤の被測定物載置面の何処かに設置され、前記定盤の被測定物載置面を垂直方向に振動させる加振手段と、を備え、
   前記被測定物は、前記被測定物載置台に水平に載置され、
   前記被測定物の内側には、前記被測定物の高さよりも高いブロックが設置され、
   前記ブロックの上には、前記被測定物の内径又は外径を測定する測定治具が置かれ、
   前記測定治具は、前記ブロックの上に置かれて径方向に延びる連結部材と、前記連結部材の径方向両端に固定された固定測子及びダイヤルゲージと、を有し、
   前記加振手段によって前記被測定物載置面を加振し、前記被測定物が前記定盤により拘束されない状態で、前記固定測子及び前記ダイヤルゲージを、前記被測定物の内周又は外周に接触させることにより、前記被測定物の内径寸法又は外径寸法を測定することを特徴とする薄肉のリング形状を有する被測定物の内外径測定装置。

Images