JP5735347B2 - 外側寸法測定機 - Google Patents

Description

本発明は、外側寸法測定機に関する。例えば、湾曲した被測定物の湾曲高さ寸法や、円柱、円筒、球などの外径寸法などを測定するための外側寸法測定機に関する。

通常、湾曲した被測定物の湾曲高さ寸法を測定する場合、三次元測定機などを用いて測定が行われる。つまり、三次元測定機のテーブル上に凸湾曲面を上にした状態で被測定物を載置し、この被測定物の湾曲面に沿って測定プローブを移動させながら、測定プローブの高さ方向のピーク値を拾い、このピーク値を被測定物の湾曲高さ寸法として測定している。
しかし、このような測定方法では、高価な三次元測定機が必要なうえ、被測定物の湾曲面に沿って測定プローブを移動させながら、測定プローブの高さ方向のピーク値を拾う操作を行わなければならないため、手間がかかる。

ところで、円柱、円筒、球などの被測定物の外径寸法などを測定する外径測定装置として、特許文献１が知られている。
これは、ベースに固定される固定側ブロックゲージと、ベースに対して接離可能に設けられた可動体と、この可動体に固定された可動側ブロックゲージと、可動体における可動側ブロックゲージの固定面とは反対面に当接可能に設けられた測定子と、この測定子の変位量を表示する表示装置とを備え、固定側ブロックゲージと可動側ブロックゲージとの間に被測定物を挟持し、このときの可動体の変位量を測定子の変位量から測定することにより、被測定物の外径寸法を測定する構造である。
従って、特許文献１に開示された外径測定装置を用いれば、湾曲した被測定物の湾曲高さ寸法を簡便に測定できる。

特開２００４−２８８４４号公報

ところが、特許文献１に開示された外径測定装置は、被測定物を挟持する２平面が平行になるように、固定側ブロックゲージと可動側ブロックゲージとを配置した構成であるため、組立時においては、部品の加工精度、組み立て精度に依存した平行度しか期待できないうえ、出荷後においては、経時変化や環境変化などにより、２平面の平行度が崩れた場合に対応できないという問題がある。従って、高精度な測定が期待できないという課題がある。

本発明の目的は、高価な測定機を用いることなく、湾曲した被測定物の湾曲寸法や円柱や球などの被測定物の外径寸法などを高精度に測定することができる外側寸法測定機を提供することにある。

本発明の外側寸法測定機は、ベースと、このベースに設けられ固定基準面を有する測定テーブルと、前記ベースにガイド機構を介して前記ベースの固定基準面に対して接離方向へ移動可能に設けられた可動ブロックと、この可動ブロックに配置されるとともに、前記測定テーブルの固定基準面に対して対向する可動基準面を有する可動測定子と、この可動測定子の移動量を測定する測定手段とを備えた外側寸法測定機において、前記可動ブロックには、前記可動測定子の可動基準面の姿勢を調整するための姿勢調整手段が設けられ、前記姿勢調整手段は、前記測定手段が測定する前記可動ブロックの測定点を中心とし、この中心からの距離が略等しい位置に設けられ、その各位置において前記可動測定子を前記測定テーブルに対して接近離隔する方向へ変位させる少なくとも３以上の調整機構を備え、前記調整機構により前記可動測定子を前記測定テーブルに対して接近離隔させて、前記可動測定子の可動基準面が前記測定テーブルの固定基準面に対して平行となった状態で前記可動測定子の姿勢を固定することを特徴とする。

この構成によれば、測定にあたって、被測定物を測定テーブルの固定基準面にセットしたのち、可動ブロックを測定テーブルの固定基準面に接近する方向へ移動させる。測定テーブルの可動基準面が被測定物に当接した時点で、つまり、固定基準面と可動基準面との間に被測定物を挟持した状態において、測定手段で測定された可動測定子の移動量を読み取れば、被測定物の外側寸法を測定することができる。例えば、湾曲した被測定物であれば湾曲寸法を、また、円柱や球などの被測定物であれば外径寸法を測定することができる。

このとき、固定基準面と可動基準面とが平行でなければ、高精度な測定は期待できない。
本発明によれば、可動ブロックには、可動測定子の可動基準面を測定テーブルの固定基準面に対して平行に調整するための姿勢調整手段が設けられているから、組立時においては、部品の加工精度、組み立て精度に依存することなく、可動測定子の可動基準面を測定テーブルの固定基準面に対して平行に調整することができる。また、出荷後においては、経時変化や環境変化などにより、２平面（可動基準面と固定基準面）の平行度が崩れた場合でも、姿勢調整手段を調整することにより、可動測定子の可動基準面を測定テーブルの固定基準面に対して平行に調整することができるので、常に、高精度な測定が期待できる。

本発明の外側寸法測定機において、前記姿勢調整手段は、前記測定手段が測定する前記可動ブロックの測定点を中心とし、この中心からの距離が略等しい位置に設けられ、その各位置において前記可動測定子を前記測定テーブルに対して接近離隔する方向へ変位させる少なくとも３以上の調整機構を有する、ことを特徴とする。
この構成によれば、姿勢調整手段の各調整機構が、測定手段による可動測定子の測定点から略等しい位置に設けられているから、各調整機構において、可動測定子を測定テーブルに対して接近離隔する方向へ変位させて調整しても、その調整による測定点に対する影響を少なくすることができる。従って、調整が簡易に行える。

本発明の外側寸法測定機において、前記可動測定子は、前記可動基準面を有する矩形板状の可動測定子本体と、この可動測定子本体の外周に突出して設けられ前記可動基準面に対して段差を有する複数の姿勢調整プレートとを備え、前記各調整機構は、前記可動ブロックに前記可動ブロックの移動方向へ位置調整可能に螺合され、前記各姿勢調整プレートの移動方向両面に当接する一対の調整ねじを含んで構成されている、ことが好ましい。
この構成によれば、可動測定子は、可動基準面を有する可動測定子本体と、この可動測定子本体の外周に突出して設けられ可動基準面に対して段差を有する姿勢調整プレートとを備える構成であるから、段差部分に各調整機構の調整ねじを配置することができる。従って、調整ねじと測定テーブルとの干渉を回避できるほか、調整ねじを調整するための作業領域の確保および軽量化が図れる。

本発明の外側寸法測定機において、前記ガイド機構は、前記可動ブロックを挟んで可動ブロックをガイドする一対のガイドレールを有し、この一対のガイドレールを結ぶ直線上でかつ各ガイドレールからの距離が略等しい位置に前記測定手段が測定する前記可動ブロックの測定点が位置している、ことが好ましい。
この構成によれば、ガイド機構は、可動ブロックを挟んで可動ブロックをガイドする一対のガイドレールを有する構造であるから、可動ブロックを調整後の姿勢を維持したまま移動させることができる。しかも、ガイドレールと可動ブロックとの間のクリアランスなどによって可動ブロックの姿勢が僅かに傾いたとしても、一対のガイドレールを結ぶ直線上でかつ各ガイドレールからの距離が略等しい位置に測定手段による測定点が位置しているから、測定点の位置変化を少なく抑えることができ、この点からも高精度な測定が期待できる。

本発明の実施形態に係る外側寸法測定機を示す正面図。 同上実施形態の外側寸法測定機の一部を切り欠いた側面図。 同上実施形態の外側寸法測定機の平面図。

＜外側寸法測定機の構成＞
本実施形態に係る外側寸法測定機は、図１〜図３に示すように、ベース１と、このベースに設けられ固定基準面１１を有する測定テーブル１０と、ベース１に垂直に立設されたガイド機構２０と、このガイド機構２０を介して測定テーブル１０の固定基準面１１に対して接離方向（上下方向）へ移動可能に設けられた可動ブロック３０と、この可動ブロック３０に配置されるとともに、測定テーブル１０の固定基準面１１に対して対向する可動基準面４２を有する可動測定子４０と、この可動測定子４０の可動基準面４２を測定テーブル１０の固定基準面１１に対して平行に調整するための姿勢調整手段５０と、可動ブロック３０の複数位置において可動ブロック３０に対する可動測定子４０の高さ方向位置を表示する姿勢表示手段６０と、可動ブロック３０およびこれに搭載される構成要素の重量に見合う力を可動ブロック３０に対して逆方向（上方向）へ付勢するバランス機構７０と、可動測定子４０の移動量を測定する測定手段８０とを備える。

ベース１は、下面に３つの高さ調整可能な脚２を有する矩形板によって構成されている。
測定テーブル１０は、略直方体形状に形成され、上面に水平で、幅および奥行き寸法が広い平滑面状の固定基準面１１を有する。固定基準面１１には、被測定物Ｗが載置される。

ガイド機構２０は、ベース１の上面後部に立設されたコラム２１を有する。コラム２１は、ベース１の上面後部位置に立設されたコラム本体２２と、このコラム本体２２の両側から前方へ向かって直角に設けられたガイドレール支持部材２３とを含んで構成されている。ガイドレール支持部材２３の先端には、可動ブロック３０の両側に設けられた摺動ブロック３６を上下方向へ移動可能にガイドするガイドレール２４が上下方向に沿って平行に設けられている。

可動ブロック３０は、四角形状の天板３１と、この天板３１の周囲に設けられた前壁３２、両側壁３３，３４および後壁３５と、両側壁３３，３４に固定されガイド機構２０のガイドレール２４に沿って摺動する摺動ブロック３６とを備える。前壁３２の表面側には、Ｕ字形状のハンドル３７が取り付けられている。

可動測定子４０は、可動ブロック３０内に収納できる大きさの矩形板状の可動測定子本体４１と、この可動測定子本体４１の外周に突出して設けられた複数の姿勢調整プレート４３とを備える。
可動測定子本体４１の下面には、測定テーブル１０の固定基準面１１と対向して平面状で幅および奥行き寸法が固定基準面１１と略同じ寸法の可動基準面４２を有する。姿勢調整プレート４３は、可動測定子本体４１の前面および両側面において、可動基準面４２よりも上部位置から平板状に突出され、厚みが可動測定子本体４１よりも薄く形成されている。従って、可動基準面４２と姿勢調整プレート４３との間には段差４４が形成されている。
なお、姿勢調整プレート４３は、可動測定子本体４１と一体成形してもよく、あるいは、可動測定子本体４１とは別体とし、ねじ等で可動測定子本体４１に取り付けるようにしてもよい。

姿勢調整手段５０は、測定手段８０が測定する可動測定子４０の測定点ＭＰを中心とし、この中心からの距離が略等しい位置に設けられた３つの調整機構５１と、この３つの調整機構の近傍において可動ブロック３０と測定テーブル１０との間に設けられた３つの付勢機構５５とを有する。
各調整機構５１は、可動ブロック３０の天板３１に可動ブロック３０の移動方向へ位置調整可能に螺合され先端が姿勢調整プレート４３の上面に当接する第１調整ねじ５２と、可動ブロック３０の側壁３３，３４にブラケット５３を介して第１調整ねじ５２と姿勢調整プレート４３を挟んで対向する位置でかつ可動ブロック３０の移動方向へ位置調整可能に螺合された第２調整ねじ５４とから構成されている。つまり、可動測定子４０は、第１調整ねじ５２と第２調整ねじ５４とで挟持された状態において、これら第１調整ねじ５２と第２調整ねじ５４との調整により姿勢が調整される。
各付勢機構５５は、ブラケット５３の両側に水平に突設された一対の係止ピン５６と、姿勢調整プレート４３の両側に水平に突設された一対の係止ピン５７と、これら上下に対向する係止ピン５６，５７に掛け渡されたスプリング５８とから構成されている。これにより、姿勢調整プレート４３は、第２調整ねじ５４に接するように常に下方へ付勢されている。

姿勢表示手段６０は、可動ブロック３０の天板３１上の四隅に配置された４つのダイヤルゲージ６１によって構成されている。ダイヤルゲージ６１は、基本的には、表示部６２を有する本体６３と、この本体６３に移動可能に設けられ先端に測定子を有するスピンドル６４とを備え、このスピンドル６４の変位量が表示部６２に表示される構成である。
本体６３は可動ブロック３０の天板３１上に固定され、スピンドル６４の先端測定子は可動ブロック３０の天板３１を貫通して可動測定子４０の上面に当接されている。これにより、可動ブロック３０に対する可動測定子４０の四隅の高さ位置、つまり、可動測定子４０の姿勢がダイヤルゲージ６１によって確認できるようになっている。なお、４つのダイヤルゲージ６１の表示部６２は、全て同じ向き、ここでは、正面に向くように設置されているが、適宜変更してもよい。

バランス機構７０は、コラム２１の上端両側に設けられた前後一対の滑車７１，７２と、この滑車７１，７２に掛け回され一端が可動ブロック３０に連結されたワイヤ７３と、このワイヤ７３の他端に連結されたバランスウエイト７４と、コラム２１の背面両側に設けられバランスウエイト７４を上下方向へガイドするガイドレール７５とから構成されている。バランスウエイト７４は、可動ブロック３０およびこれに搭載される構成要素（可動測定子４０、姿勢調整手段５０、姿勢表示手段６０）の重量に見合う重量に調整されている。

測定手段８０は、コラム２１のコラム本体２２に取付ブラケット８４を介して可動ブロック３０の移動方向（上下方向）に沿って固定されたリニアゲージ８１から構成されている。リニアゲージ８１も、基本的には、本体８２と、この本体８２に移動可能に設けられ先端に測定子を有するスピンドル８３とを備え、このスピンドル８３の変位量がケーブルを介して図示省略の表示部に表示される。本体８２はコラム２１のコラム本体２２に取付ブラケット８４を介して固定され、スピンドル８３は可動ブロック３０の天板３１を貫通して可動測定子４０の上面に当接されている。これにより、可動測定子４０の中央の測定点ＭＰの高さ位置がリニアゲージ８１によって確認できるようになっている。
ここで、図３に示すように、ガイド機構２０を構成する一対のガイドレール２４を結ぶ直線上でかつ各ガイドレール２４からの距離が略等しい位置に測定点ＭＰ、つまり、リニアゲージ８１による可動測定子４０の測定点が位置するように構成されている。

＜組立時における平行度調整＞
図１〜図３のように構成したのち、可動測定子４０の可動基準面４２を測定テーブル１０の固定基準面１１に対して平行に調整する。
これには、各調整機構５１の第１調整ねじ５２を緩め、可動測定子４０をフローティング状態にしたのち、可動ブロック３０をガイド機構２０に沿って下降させて可動測定子４０の可動基準面４２を測定テーブル１０の固定基準面１１に接触させる。
ここで、全てのダイヤルゲージ６１の表示値を「０」に調整したのち、各調整機構５１の第１調整ねじ５２および第２調整ねじ５４を調整して、これら第１調整ねじ５２および第２調整ねじ５４の先端を姿勢調整プレート４３の上下面に当接させる。つまり、第１調整ねじ５２および第２調整ねじ５４で姿勢調整プレート４３を挟んで、可動測定子４０の姿勢を決める。

このとき、全てのダイヤルゲージ６１の表示値を見ながら、これらが「０」に維持されるように、第１調整ねじ５２および第２調整ねじ５４を調整する。従って、これら第１調整ねじ５２および第２調整ねじ５４の調整をダイヤルゲージ６１を目視で確認しながら行えるから、調整を正確かつ迅速に行うことができる。
このようにして、可動測定子４０の可動基準面４２を測定テーブル１０の固定基準面１１に対して平行に調整することができる。

この平行度調整において、各調整機構５１が、リニアゲージ８１による可動測定子４０の測定点から略等しい位置に設けられているから、各調整機構５１の第１調整ねじ５２および第２調整ねじ５４の調整操作において、可動測定子４０を測定テーブル１０に対して接近離隔する方向へ変位させて調整しても、その調整動作がリニアゲージ８１による測定点ＭＰに対して影響を与えることが少ない。従って、調整を簡易に行える利点がある。

また、可動測定子４０は、可動基準面４２を有する可動測定子本体４１と、この可動測定子本体４１の外周に突出して設けられ可動基準面４２に対して段差４４を有する姿勢調整プレート４３とを備える構成であるから、段差４４部分に各調整機構５１の第２調整ねじ５４を配置することができる。従って、第２調整ねじ５４と測定テーブル１０との干渉を回避できる。更に、第２調整ねじ５４を調整するための作業領域を確保することができるとともに、軽量化が図れる利点がある。

＜測定＞
測定にあたっては、被測定物Ｗを測定テーブル１０の固定基準面１１に載置する。例えば、湾曲した被測定物Ｗであれば、凸湾曲面を上向きにした姿勢で被測定物Ｗを測定テーブル１０の固定基準面１１に載置する。
こののち、可動ブロック３０を下降させて、測定テーブル１０の固定基準面１１に接近させる。このとき、一対のガイドレール２４を結ぶ直線上でかつ各ガイドレール２４からの距離が略等しい位置にリニアゲージ８１の測定点ＭＰが位置しているから、可動測定子４０の姿勢が維持されたまま、可動測定子４０を測定テーブル１０の固定基準面１１に向かって移動させることができる。

やがて、可動測定子４０の可動基準面４２が被測定物Ｗに当接した時点において、つまり、固定基準面１１と可動基準面４２との間に被測定物Ｗが挟持された状態において、可動ブロック３０の下降を停止させたのち、リニアゲージ８１で測定された値を読み取る。これにより、被測定物Ｗの外側寸法、つまり、被測定物Ｗの湾曲高さ寸法Ｈを高精度に測定することができる。

また、円柱や球などの被測定物を測定テーブル１０の固定基準面１１に載置して測定すれば、これらの外径寸法を高精度に測定することができる。
つまり、可動測定子４０の可動基準面４２と測定テーブル１０の固定基準面１１とが平行に調整されているから、被測定物の湾曲高さ寸法や外径寸法などを高精度に測定することができる。

＜出荷後における平行度調整＞
出荷後において、経時変化や環境変化などにより、可動測定子４０の可動基準面４２と測定テーブル１０の固定基準面１１との平行度が崩れた場合でも、上述した＜組立時における平行度調整＞と同じ手順を行えば、可動測定子４０の可動基準面４２と測定テーブル１０の固定基準面１１との平行度を再調整することができる。
従って、長期に渡って、高精度な測定が期待できる。

＜変形例＞
本発明は、前述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれる。
前記実施形態では、姿勢調整手段５０は、３つの調整機構５１と、３つの付勢機構５５とを有する構成であったが、これに限られない。例えば、調整機構５１や付勢機構５５の数は、４つ以上であってもよい。また、調整機構５１の構造についても、可動ブロック３０と可動測定子４０との間に複数の楔部材を挿入し、この楔部材の差し込み量を調整して可動測定子４０の姿勢を調整するような構造であってもよい。

前記実施形態では、姿勢表示手段６０は、４つのダイヤルゲージ６１によって構成したが、これに限られない。例えば、３つまたは５つ以上のダイヤルゲージを用いてもよい。あるいは、ダイヤルゲージに限らず、他の測定器を利用して可動ブロック３０に対する可動測定子４０の高さ位置を測定してもよい。

前記実施形態では、測定テーブル１０の固定基準面１１を水平に配置し、可動測定子４０を上下方向へ移動可能に設けたが、例えば、測定テーブル１０の固定基準面１１を垂直に配置し、可動測定子４０を水平方向へ移動可能に設けるようにしてもよい。この場合、被測定物Ｗは、測定テーブル１０の固定基準面１１にセットできるように、例えば、固定治具や磁石などでセットすればよい。

本発明は、湾曲した被測定物の湾曲高さ寸法や、円柱、円筒、球などの被測定物の外径寸法などを測定するために利用できる。

１…ベース、
１０…測定テーブル、
１１…固定基準面、
２０…ガイド機構、
２４…ガイドレール、
３０…可動ブロック、
４０…可動測定子、
４１…可動測定子本体、
４２…可動基準面、
４３…姿勢調整プレート、
４４…段差、
５０…姿勢調整手段、
５１…調整機構、
５２…第１調整ねじ、
５４…第２調整ねじ、
８０…測定手段。

Claims (4)

1. ベースと、
   このベースに設けられ固定基準面を有する測定テーブルと、
   前記ベースにガイド機構を介して前記ベースの固定基準面に対して接離方向へ移動可能に設けられた可動ブロックと、
   この可動ブロックに配置されるとともに、前記測定テーブルの固定基準面に対して対向する可動基準面を有する可動測定子と、
   この可動測定子の移動量を測定する測定手段とを備えた外側寸法測定機において、
   前記可動ブロックには、前記可動測定子の可動基準面の姿勢を調整するための姿勢調整手段が設けられ、
   前記姿勢調整手段は、前記測定手段が測定する前記可動ブロックの測定点を中心とし、この中心からの距離が略等しい位置に設けられ、その各位置において前記可動測定子を前記測定テーブルに対して接近離隔する方向へ変位させる少なくとも３以上の調整機構を備え、前記調整機構により前記可動測定子を前記測定テーブルに対して接近離隔させて、前記可動測定子の可動基準面が前記測定テーブルの固定基準面に対して平行となった状態で前記可動測定子の姿勢を固定する
   ことを特徴とする外側寸法測定機。
2. 請求項１に記載の外側寸法測定機において、
   前記可動測定子は、前記可動基準面を有する矩形板状の可動測定子本体と、この可動測定子本体の外周に突出して設けられ前記可動基準面に対して段差を有する複数の姿勢調整プレートとを備え、
   前記各調整機構は、前記可動ブロックに前記可動ブロックの移動方向へ位置調整可能に螺合され、前記各姿勢調整プレートの移動方向両面に当接する一対の調整ねじを含んで構成されている、
   ことを特徴とする外側寸法測定機。
3. 請求項１又は請求項２に記載の外側寸法測定機において、
   前記ガイド機構は、前記可動ブロックを挟んで可動ブロックをガイドする一対のガイドレールを有し、この一対のガイドレールを結ぶ直線上でかつ各ガイドレールからの距離が略等しい位置に前記測定手段が測定する前記可動ブロックの測定点が位置している、
   ことを特徴とする外側寸法測定機。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の外側寸法測定機において、
   前記可動測定子は、前記可動基準面を有する矩形板状の可動測定子本体と、この可動測定子本体の外周に突出して設けられた複数の姿勢調整プレートとを備え、
   前記可動基準面は、前記固定基準面と同一形状かつ同一寸法である
   ことを特徴とする外側寸法測定機。

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