JP5863475B2

JP5863475B2 - 穴形状測定装置及び穴形状測定方法

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Publication number: JP5863475B2
Application number: JP2012010478A
Authority: JP
Inventors: 中村　幹夫; 幹夫中村; 裕文家永; 善仁藤田; 岡本　和男; 和男岡本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2016-02-16
Anticipated expiration: 2032-01-20
Also published as: US9429412B2; EP2808642A4; US20150040414A1; EP2808642A1; CN104067086B; CA2862764A1; WO2013108875A1; JP2013148522A; CA2862764C; CN104067086A; EP2808642B1

Description

本発明は、穴形状測定装置及び穴形状測定方法に関する。

部材を締結する為に、皿ボルトが用いられることがある。皿ボルトを用いる場合、締結される部材には、皿ボルトに対応した穴（以下、皿ボルト用穴）が設けられる。皿ボルト用穴に皿ボルトが挿入されることにより、部材が締結される。図１は、皿ボルト用穴６の一例を示す断面図である。図１には、対象部材３に設けられた皿ボルト用穴６が示されている。対象部材３は、第１部材１及び第２部材２を有しており、第１部材１及び第２部材２は積層されている。第１部材１は、複合材である。第２部材２は、複合材又は金属材（Ｔｉ及びＡｌ等）である。皿ボルト用穴６は、対象部材の主面４から、対象部材３の裏面５に向かって伸びており、皿部７及び一定部８を有している。皿部７は、主面４に設けられた開口に接続されており、深くなるほど径が小さくなるように構成されている。一定部８は、皿部７の底部分と裏面４に設けられた開口とを接続している。一定部８の径は、深さ方向において一定である。この皿ボルト用穴６に図示しない皿ボルトが挿入されることにより、第１部材１と第２部材２が締結される。

皿ボルト用穴６は、ドリル等により形成される。適切に部材を締結する為には、形成された皿ボルト用穴６の形状が、所望する形状精度になっていることが重要である。そのため、皿ボルト用穴６の形成後、皿ボルト用穴６の形状が測定される。具体的には、皿ボルト用穴６の皿深さと、穴径とが測定される。皿深さとは、皿部７にいて径が予め定められた基準径となるような部分の深さｈであり、穴径とは、一定部８における径である。

図２Ａは、皿深さの測定方法を示す断面図である。図２Ａに示されるように、皿深さの測定時には、段差ゲージ９が用いられる。段差ゲージ９にはロッドが設けられており、このロッドの先端部分を測定対象である皿ボルト用穴６に挿入することにより、皿深さが測定される。また、図２Ｂは、穴径の測定方法を示す断面図である。穴径の測定時には、プランジャーゲージ１０が用いられ、皿深さの測定時と同様に、プランジャーゲージ１０に設けられたロッドの先端を皿ボルト用穴６に挿入することにより、穴径が測定される。

上記に関連して、特許文献１（特開平４−１３８３０１号公報）には、円筒穴形状測定機が開示されている。この円筒穴形状測定機は、一対の接触子と、それぞれの接触子の変位量を電気信号に変換する一対の差動トランスを用いる。

特開平４−１３８３０１号公報

ところで、皿ボルトは、航空機の主翼部材等に用いられる。近年、主翼部材の材料として、金属部材の代わりに、複合材を含む部材が用いられるようになってきている。主翼部材として複合材を含む部材を用いる場合、複数の部材を締結する為に、金属部材を用いる場合よりも多数の皿ボルトが使用される。すなわち、対象部材には、多数の皿ボルト用穴６が設けられる。皿ボルト用穴６が多数設けられるため、皿ボルト用穴６の形状を短時間で測定することが求められる。しかしながら、図２Ａ及び図２Ｂに示した方法では、段差ゲージ９により皿深さを測定した後、プランジャーゲージ１０により厚み方向全域、０°９０°方向の穴径を測定する必要があり、短時間で皿ボルト用穴６の形状を測定することが困難であった。

尚、特許文献１には、円筒穴形状測定機が開示されているが、皿ボルト用穴の形状の測定方法については、何らの記載もない。

以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明に係る穴形状測定装置は、複合材を含む対象部材に設けられた皿ボルト用穴（６）の形状を測定する、穴形状測定装置である。前記皿ボルト用穴（６）は、前記対象部材（３）の主面（４）に設けられた開口に接続され、前記主面（４）からの深さが大きくなるほど径が小さくなるような形状を有する皿部（７）と、一端で前記皿部（７）の底部分に接続され、他端で前記対象部材の裏面（５）に設けられた開口に接続され、径が一定である、一定部（８）とを有する。前記穴形状測定装置は、前記一定部の径を測定する、穴径測定機構（２３、３２）と、前記皿部（７）の径が予め決められた基準径となる深さを皿深さとして測定する、皿深さ測定機構（２４、３１）とを備える。前記穴径測定機構（２３、３２）は、先端部分で前記一定部（８）に挿入され、前記一定部（８）の径に応じて変位するように構成された、穴径測定ロッド（３２）と、前記穴径測定ロッドの変位量を測定する、穴径測定センサ（２３）とを有する。前記皿深さ測定機構（２４、３１）は、先端部分で前記皿部（７）に挿入され、前記皿深さに応じて変位するように構成された、皿深さ測定ロッド（３１）と、前記皿深さ測定ロッド（３１）の変位量を測定する、皿深さ測定センサ（２４）とを有する。前記穴径測定ロッド（３２）と前記皿深さ測定ロッド（３１）とは、同軸になるように設けられている。

本発明に係る穴形状測定方法は、複合材を含む対象部材（３）に設けられた皿ボルト用穴（６）の形状を測定する、穴形状測方法である。前記皿ボルト用穴（６）は、前記対象部材（３）の主面（４）に設けられた開口に接続され、前記主面（４）からの深さが大きくなるほど径が小さくなるような形状を有する皿部（７）と、一端で前記皿部（７）の底部分に接続され、他端で前記対象部材（３）の裏面（５）に設けられた開口に接続され、径が一定である、一定部（８）とを有する。前記穴形状測定方法は、穴径測定ロッド（３２）の先端を前記一定部（８）に挿入することにより、前記一定部（８）の径を測定するステップと、前記穴径測定ロッド（３２）と同軸になるように設けられた皿深さ測定ロッド（３１）の先端を前記皿部（７）に挿入することにより、前記皿部（７）の皿深さを測定するステップとを具備する。

本発明によれば、短時間で皿ボルト用穴の形状を測定することができる、穴形状測定装置及び穴形状測定方法が提供される。

皿ボルト用穴の一例を示す断面図である。皿深さの測定方法を示す断面図である。穴径の測定方法を示す断面図である。実施形態に係る穴形状測定装置を示す断面図である。測定機構を示す断面図である。測定ヘッドが測定ヘッド保持機構に取り付けられた状態を示す断面図である。測定ヘッドを示す断面図である。穴径測定ゲージを示す断面図である。測定ヘッドを示す断面図である。穴形状測定方法を示すフローチャートである。測定ヘッドが開口に挿入された状態を示す断面図である。穴形状測定方法を示す断面図である。マスターゲージを示す断面図である。マスターゲージの上面図である。実施形態における皿深さ測定子の変形例を示す断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。

図３は、本実施形態に係る穴形状測定装置を示す断面図である。図３に示されるように、穴形状測定装置は、対象部材３に設けられた皿ボルト用穴６の形状を測定する為に用いられる。図１に示した例と同様に、対象部材３は、第１部材１及び第２部材２を有している。例えば、第１部材１は複合材であり、第２部材２は複合材又は金属材（Ｔｉ又はＡｌ）である。尚、皿ボルト用穴６は、図１に示した例と同様に、皿部７及び一定部８を有している。また、対象部材３は、複合材を含み、航空機の主翼部材であるものとする。

穴形状測定装置は、本体部１１、測定機構１２、バランスエアシリンダ１３及びプレッシャフット１９を備えている。

本体部１１は、測定機構１２及びプレッシャフット１９を保持する部分である。本体部１１は、Ｚ軸スライドユニット１６、Ｚ軸サーボモータ１５、Ｚ軸位置検出センサ１７、及びアーム１８を有している。アーム１８は、測定機構１２を保持する部分あり、Ｚ軸スライドユニット１６に、Ｚ軸方向（第１方向）に沿って移動可能となるように保持されている。Ｚ軸サーボモータ１５は、アーム１８を第１方向に沿って移動させるモータである。Ｚ軸位置検出センサ１７は、アーム１８のＺ軸上における位置を検出する機能を有している。尚、本体部１１は、第１方向が主面４に垂直な方向になるように、対象部材３上に配置される。

プレッシャフット１９は、対象部材３の主面４を平坦にする為に設けられている。プレッシャフット１９は、本体部１１に支持されており、主面４を押さえつけるように構成されている。対象部材３の主面４は、湾曲している場合がある。主面４が湾曲している場合、正確に穴形状を測定することが困難になる場合がある。これに対し、本実施形態では、プレッシャフット１９により主面４が押さえつけられるので、主面４が平坦になり、正確に穴形状を測定することが可能になる。尚、プレッシャフット１９には、開口２０が設けられている。プレッシャフット１９は、皿ボルト用穴６が開口２０を介して露出するように、主面４を押さえつける。

バランスエアシリンダ１３は、測定機構１２の第１方向における位置を調節する為に設けられている。バランスエアシリンダ１３には、バランス調整減圧弁１４が取り付けられており、このバランス調整減圧弁１４により、バランスエアシリンダ１３が制御され、測定機構１２の位置が調節される。測定機構１２と本体部１１との間には、測定機構１２の重量により、撓みが生じることがある。主翼部材には、通常、上面及び下面のそれぞれに皿ボルト用穴６が取り付けられる。従って、穴形状測定装置は、主翼部材の上面および下面のそれぞれに配置されることがある。主翼部材の上面上に穴形状測定装置が配置された場合、測定機構１２が主翼部材（対象部材３側）に近づくように、撓みが生じることがある。一方、主翼部材の下面上に穴形状測定装置が配置された場合、測定機構１２が主翼部材（対象部材３）から離れるように、撓みが生じることがある。バランスエアシリンダ１３を設けることにより、撓みを相殺することができ、測定機構１２の第１方向における位置を所望する位置に合わせることが可能になる。

続いて、測定機構１２について説明する。

測定機構１２は、皿ボルト用穴６の形状を測定する機能を有している。図４Ａは、測定機構１２を示す断面図である。図４Ａに示されるように、測定機構１２は、測定ヘッド２１及び測定ヘッド保持機構２２を有している。測定ヘッド２１は、測定ヘッド保持機構２２に着脱自在になるように、保持される。対象部材３には、様々な種類の皿ボルト用穴６が設けられる。そこで、測定対象である皿ボルト用穴６の形状に応じて、複数の種類の測定ヘッド２１が用いられる。測定時には、測定対象となる皿ボルト用穴６の形状の応じた測定ヘッド２１が選択され、測定ヘッド保持機構２２に取り付けられる。

図４Ａに示されるように、測定ヘッド２１には、測定ヘッド本体３４、皿深さ測定ロッド３１、及び穴径測定ロッド３２が設けられている。測定ヘッド本体３４は、筒状である。皿深さ測定ロッド３１及び穴径測定ロッド３２は、測定ヘッド本体３４の内部に配置され、測定ヘッド本体３４によって支持されている。また、測定ヘッド本体３４には、空気流路３３、及び測定基準面３５が設けられている。測定基準面３５は、測定ヘッド本体３４の先端部に設けられている。測定基準面３５には、開口３６が設けられており、空気流路３３は、開口３６に接続されている。

一方、測定ヘッド保持機構２２には、測定ヘッドチャック確認センサ２９、測定ヘッド着脱エアシリンダ２８、測定ヘッド回転ギヤ２５、測定ヘッド旋回アクチュエータ２６、エアーブローホース２７、空気流路３０、穴径測定センサ２３及び皿深さ測定センサ２４が取り付けられている。測定ヘッドチャック確認センサ２９は、測定ヘッド２１が取り付けられたことを検出する機能を有している。測定ヘッド着脱エアシリンダ２８は、測定ヘッド２１の着脱を制御する機能を有している。測定ヘッド回転ギヤ２５は、測定ヘッド旋回アクチュエータ２６により制御され、測定ヘッド２１を回転させる機能を有している。エアーブローホース２７は、空気が導入されるように構成されており、エアーブローホース２７の先端は、空気流路３０に接続されている。空気流路３０は、測定ヘッド２１が取り付けられた場合に、測定ヘッド２１に設けられた空気流路３３に接続されるように、設けられている。穴径測定センサ２３は、棒状のロッド部分を備えており、そのロッド部分の変位を測定する機能を有している。皿深さ測定センサ２４も、穴径測定センサ２３と同様に、棒状のロッド部分を備えており、そのロッド部分の変位を測定する機能を有している。

図４Ｂは、測定ヘッド２１が測定ヘッド保持機構２２に取り付けられた状態を示す断面図である。図４Ｂに示されるように、穴径測定センサ２３は、ロッド部分が、穴径測定ロッド３２と接触するように、配置されている。同様に、皿深さ測定センサ２４も、ロッド部分が、皿深さ測定ロッド３１と接触するように、配置されている。尚、穴径測定センサ２３及び穴径測定ロッド３２により、連続的に穴径測定機構が実現される。また、皿深さ測定センサ２４及び皿深さ測定ロッド３１により、皿深さ測定機構が実現される。

続いて、穴径測定機構について説明する。図５は、測定ヘッド２１を示す断面図であり、穴径測定機構を示す断面図である。図５に示されるように、測定ヘッド本体３４内には、開口が設けられた保持部材４９が固定されている。穴径測定ロッド３２は、その保持部材４９の開口を通るように配置されており、保持部材４９によって支持されている。穴径測定ロッド３２は、外筒３７、及び外筒３７内に配置されたロッド３８を有している。外筒３７は、保持部材４９に固定され、支持されている。ロッド３８は、外筒３７内に移動可能になるように配置されている。

また、穴径測定ロッド３２の先端部分には、穴径測定ゲージ３９が設けられている。図６は、穴径測定ゲージ３９を示す断面図である。図６に示されるように、穴径測定ゲージ３９部分では、外筒３７の径が、測定対象となる皿ボルト用穴６の大きさに応じた大きさになるように設定されている。また、外筒３７内には、一対の板ばね４０及び一対の測定端子４１が設けられている。一対の板バネ４０には、互いに中心部分を向くように伸びるテーパーコーン４２が設けられている。一対の測定端子４１は、外筒３７に設けられている一対の開口から突き出るように、板バネ４０から穴径測定ロッド３２の軸方向に直交する方向に向かって伸びている。なお、一対の測定端子４１は、同一直線状に位置するように、配置されている。また、ロッド３８の先端部分は、径が徐々に小さくなるような形状を有している。そして、ロッド３８の先端部分には、テーパーコーン４２が接触している。

上述のような構成によれば、皿ボルト用穴６に穴径測定ロッド３２の先端部分（穴径測定ゲージ３９）を挿入すると、穴径に応じて、一対の測定端子４１が内側に押し込まれる。その結果、一対のテーパーコーン４２によってロッド３８が押され、ロッド３８が基準位置（挿入前の位置）から第１方向に沿って変位する。穴径が大きい場合、一対の測定端子４１が押し込まれる量が小さくなり、ロッド３８の変位量も小さくなる。一方、穴径が小さい場合、一対の測定端子４１が押し込まれる量が大きくなり、ロッド３８の変位量も大きくなる。ロッド３８の変位量は、穴径測定センサ２３によって測定され、ロッド３８の変位量に基づいて皿ボルト用穴６の穴径が求められる。

次いで、皿深さ測定機構について説明する。図７は、測定ヘッド２１を示す断面図であり、皿深さ測定ロッド３１の構成を示している。図７（ａ）は、フリー状態を示し、図７（ｂ）は、皿深さ測定時の状態を示している。図７に示されるように皿深さ測定ロッド３１は、筒状であり、バネ４４（弾性体）を介して、保持部材４９に支持されている。フリー状態において、皿深さ測定ロッド３１の先端は、測定ヘッド本体３４から突き出ている。皿深さ測定ロッド３１の先端には、皿深さ測定子４３が設けられている。皿深さ測定子４３の径は、基準径である。ここで、図７（ｂ）に示されるように、測定時には、皿深さ測定子４３が、皿ボルト用穴６の皿部７に挿入される。皿深さ測定子４３は、基準径を有しているので、皿部７における径が基準径となる部分に当接する。その後、測定基準面３５が主面４に当接するまで、測定ヘッド本体３４が主面４側に移動させられる。このとき、バネ４４を介して測定ヘッド本体３４に支持されているので、皿深さ測定ロッド３１は、測定ヘッド本体３４に対して相対的に第１方向に沿って変位する。この変位量は、測定基準面３５と皿深さ測定子４３との間の距離、すなわち皿深さに対応する。従って、皿深さ測定センサ２４により皿深さ測定ロッド３１の変位量を測定することにより、皿深さを測定することができる。

続いて、本実施形態に係る穴形状測定方法を説明する。図８は、穴形状測定方法を示すフローチャートである。

ステップＳ１；プレッシャーフットの加圧
まず、図３に示したように、プレッシャフット１９が主面４上に配置される。次いで、プレッシャフット１９が加圧され、プレッシャフット１９が主面４に押し付けられる。これにより、主面４が湾曲している場合であっても、計測機構の原位置と主面４の相対位置を安定化させることができる。

ステップＳ２；穴あけ加工
次いで、図示しないドリルを用いて、開口２０を介して、対象部材３が加工され、皿ボルト用穴６が形成される。その後、プレッシャフット１９の中心上に計測軸が位置するように、ドリルユニット軸及び計測軸がシフトさせられる。

ステップＳ３；測定ヘッド前進及び穴径計測
次いで、測定ヘッド２１が、開口２０に挿入される。図９は、測定ヘッド２１が開口２０にされた場合の様子を示す断面図である。図９に示されるように、開口２０に測定ヘッド２１の先端部分が挿入されように、Ｚ軸サーボモータ１５により、測定機構１２が移動させられる。

図１０は、穴形状測定方法を示す断面図である。図１０（ａ）に示されるように、皿ボルト用穴６の真上に、測定ヘッド本体３４が配置され、図１０（ｂ）に示されるように、穴径測定ゲージ３９が、皿ボルト用穴６に挿入される。そして、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示されるように、穴径測定ゲージ３９は、一対の測定端子４１が、一定部８を主面４側から裏面５側へ突き出るように、移動させられる。移動時には、穴径測定センサ２３（図５参照）により、一定部８の穴径が連続的に測定される。測定されて得られた値は、Ｚ軸位置検出センサ１７により測定された第１方向における位置と対応付けられて、図示しない制御装置（コンピュータ）に通知される。これにより、第２方向における一定部８の径が、深さ毎に求められる。

ステップＳ４；皿深さ計測
続いて、図１０（ｄ）に示されるように、皿深さ測定子４３が皿部７に当接するように、測定ヘッド本体３４が対象部材３側に移動させられる。更に、測定基準面３５が主面４に当接するように、測定ヘッド本体３４が対象部材３側に移動させられ、皿深さ測定センサ２４（図７参照）により、皿深さが測定される。また、測定基準面３５が主面４に当接する際には、開口３６（図４Ａ参照）から、空気が噴射される。これにより、主面４上に異物等が存在している場合であっても、異物等を除去することができ、測定基準面３５を確実に主面４に当接させることができる。

ステップＳ５；後退
続いて、図１０（ｅ）に示されるように、皿深さ測定子４３が皿部７から離れるように、測定ヘッド本体３４が後退させられる。例えば、測定ヘッド本体３４は、１ｍｍほど後退させられる。

ステップＳ６；回転
続いて、図１０（ｆ）に示されるように、測定ヘッド本体３４が、測定ヘッド旋回アクチュエータ２６（図４Ａ参照）により、９０°回転させられる。

ステップＳ７；測定ヘッド後退及び穴径計測
続いて、図１０（ｇ）、（ｈ）に示されるように、Ｚ軸サーボモータ１５（図３参照）により、測定ヘッド本体３４が後退させられる。後退時には、穴径測定センサ２３（図５参照）により、第２方向に直交する第３方向における穴径が連続的に計測される。測定結果である穴径は、Ｚ軸位置検出センサ１７（図３参照）により測定された第１方向における位置と対応付けられて、図示しない制御装置に通知される。

ステップＳ８；回転
続いて、図１０（ｉ）に示されるように、測定ヘッド本体３４が、測定ヘッド旋回アクチュエータ２６（図４Ａ参照）により、回転させられ、原点位置に戻される。

ステップＳ９；測定値が許容範囲内か
以上の処理によって、皿ボルト用穴６の皿深さが測定される。また、各深さにおいて、第２方向における穴径、及び第３方向にける穴径が測定される。制御装置（図示せず）により、求められた測定値が、予め定められた許容範囲であるか否かが判別される。

ステップＳ１０；プレッシャフット加圧解除
ステップＳ９において、測定値が許容範囲内である場合には、プレッシャフットの加圧が解除され、処理が終了する。

ステップＳ１１；測定装置原因究明及び処置
一方、ステップＳ９において、測定値が許容範囲外である場合には、装置が停止され、原因究明及び処置が行なわれる。

以上説明したように、本実施形態によれば、皿深さ測定ロッド３１と穴径測定ロッド３２とが同軸になるように設けられているので、穴径測定後、すぐに皿深さの測定を行なうことができる。すなわち、皿ボルト用穴６の形状を、短時間で測定することができる。

また、本実施形態によれば、バランスエアシリンダ１３（図３参照）が設けられているために、測定機構１２の重量により、測定機構１２と本体部１１との間に撓みが生じる場合であっても、その撓みを相殺することができる。これにより、皿ボルト用穴６の形状を、正確に測定することができる。

加えて、本実施形態によれば、エアーブロー機構（図４Ａ参照、エアーブローホース２７、空気流路３０、及び空気流路３３）が設けられており、測定基準面３５に設けられた開口３６から空気が噴射される。皿ボルト用穴６の周囲には、加工時の切りくず等により、異物が存在していることがある。開口３６から噴射される空気により、そのような異物が吹き飛ばされ、測定基準面３５と主面４との間に異物が挟まることが防止される。これにより、測定基準面３５を確実に主面４に当接させることが可能になり、皿深さを正確に測定することが可能になる。

更に、本実施形態によれば、複数の測定ヘッド２１が用意されており、測定対象の皿ボルト用穴６に応じて測定ヘッド２１が選択され、測定ヘッド保持機構２２に着脱自在に取付けられる。従って、複数の種類の皿ボルト用穴６が存在する場合であっても、短時間に形状を測定することが可能になる。

更に、本実施形態によれば、図１０に示されるように、測定ヘッド本体３４の前進時に第２方向における穴径が測定される。測定ヘッド本体３４の前進後に皿深さが測定される。皿深さ測定後に測定ヘッド本体３４が回転させられる。その後、穴径の測定と同時に、測定ヘッド本体３４が後退させられ、第３方向における穴径が測定される。従って、測定ヘッド本体３４を１回だけ往復させることにより、深さ毎の第２方向における穴径、深さ毎の第３方向における穴径、及び皿深さを測定することができる。

ところで、本実施形態に係る穴形状測定装置は、測定前に組み立てられ、組立後に校正される。校正時には、マスターゲージが用いられる。図１１は、マスターゲージ４５を示す断面図であり、図１２は、マスターゲージ４５の上面図である。図１１及び図１２に示されるように、マスターゲージ４５には、基準穴４６及び取付穴５０が設けられている。基準穴４６は、既知の皿深さａ及び既知の穴径ｂを有している。このマスターゲージ４５の基準穴４６に穴径測定ゲージ３９及び皿深さ測定子４３を挿入し、皿深さ及び穴径を測定することにより、穴形状測定装置の校正を行うことができる。マスターゲージ４５に、既知の皿深さａ及び既知の穴径ｂを有する基準穴４６が設けられているので、一度の測定で校正を行うことが可能になる。

また、本実施形態においては、皿深さ測定子４３の形状を更に工夫することができる。図１３は、本実施形態における皿深さ測定子４３の変形例を示す断面図である。図１３に示される変形例においては、皿深さ測定子４３は、基準径を有する基準径部４８、及びテーパー部４７を有している。テーパー部４７は、基準径部４８の先端に設けられており、先端に向かうほど径が小さくなっている部分である。テーパー部４７は、断面で見た場合に、テーパー部４７と主面４とが成す角度βが、皿部７の壁面が主面４と成す角度αよりも小さくなるように、構成されている。このような構成を採用することにより、皿深さ測定時において、皿深さ測定子４３は、確実に、基準径部４８とテーパー部４７との接続部分で皿部７の壁面に当接する。テーパー部４７の傾きが皿部７の壁面の傾きと同じになるように構成されている場合には、皿深さ測定子４３において皿部７の壁面と当接する部分の位置が安定せず、皿深さを正確に測定することができない場合がある。これに対し、本変形例によれば、皿深さ測定子４３は、確実に、基準径部４８とテーパー部４７との接続部分で皿部７の壁面に当接するので、正確に皿深さを測定することができる。

１第１部材
２第２部材
３対象部材
４主面
５裏面
６皿ボルト用穴
７皿部
８一定部
９段差ゲージ
１０プランジャーゲージ
１１本体部
１２測定機構
１３バランスエアシリンダ
１４バランス調整減圧弁
１５Ｚ軸サーボモータ
１６Ｚ軸スライドユニット
１７Ｚ軸位置検出センサ
１８アーム
１９プレッシャフット
２０測定用開口
２１測定ヘッド
２２測定ヘッド保持機構
２３穴径測定センサ
２４皿深さ測定センサ
２５測定ヘッド旋回ギア
２６測定ヘッド旋回アクチュエータ
２７エアーブローホース
２８測定ヘッド脱着エアシリンダ
２９測定ヘッドチャック確認センサ
３０空気流路
３１皿深さ測定ロッド
３２穴径測定ロッド
３３空気流路
３４測定ヘッド本体
３５測定基準面
３６開口
３７外筒
３８ロッド
３９穴径測定ゲージ
４０板ばね
４１測定端子
４２テーパーコーン
４３皿深さ測定子
４４バネ
４５マスターゲージ
４６基準穴
４７テーパー部
４８基準径部
４９保持部材
５０取付穴

Claims

複合材を含む対象部材に設けられた皿ボルト用穴の形状を測定する穴形状測定装置であって、
前記皿ボルト用穴は、
前記対象部材の主面に設けられた開口に接続され、前記主面からの深さが大きくなるほど径が小さくなるような形状を有する皿部と、
一端で前記皿部の底部分に接続され、他端で前記対象部材の裏面に設けられた開口に接続され、径が一定である一定部と
を有し、
前記穴形状測定装置は、
前記一定部の径を測定する穴径測定機構と、
前記皿部の径が予め決められた基準径となる深さを皿深さとして測定する皿深さ測定機構と
を備え、
前記穴径測定機構は、
先端部分で前記一定部に挿入され、前記一定部の径に応じて変位するように構成された穴径測定ロッドと、
前記穴径測定ロッドの変位量を測定する穴径測定センサと
を有し、
前記皿深さ測定機構は、
先端部分で前記皿部に挿入され、前記皿深さに応じて変位するように構成された皿深さ測定ロッドと、
前記皿深さ測定ロッドの変位量を測定する皿深さ測定センサと
を有し、
前記穴径測定ロッドと前記皿深さ測定ロッドとは、同軸になるように設けられている
穴形状測定装置。
請求項１に記載された穴形状測定装置であって、
前記皿深さ測定ロッドは、筒状であり、
前記穴径測定ロッドは、前記皿深さ測定ロッドの先端から突き出るように、前記皿深さ測定ロッドに挿入されている
穴形状測定装置。
請求項１又は２に記載された穴形状測定装置であって、
更に、
測定ヘッド保持機構と、
前記測定ヘッド保持機構に着脱自在に保持される測定ヘッドと
を具備し、
前記穴径測定ロッド及び前記皿深さ測定ロッドは、前記測定ヘッドに取り付けられており、
前記穴径測定センサ及び前記皿深さ測定センサは、前記測定ヘッド保持機構に取り付けられており、
前記穴径測定ロッド及び前記穴径測定センサは、前記測定ヘッドが前記測定ヘッド保持機構に取り付けられた場合に、互いに接続されるように設けられており、
前記皿深さ測定ロッド及び前記皿深さ測定センサは、前記測定ヘッドが前記測定ヘッド保持機構に取り付けられた場合に、互いに接続されるように設けられている
穴形状測定装置。
請求項３に記載された穴形状測定装置であって、
前記測定ヘッドには、皿深さの測定時に前記対象部材の主面に当接する測定基準面が設けられており、
前記皿深さ測定ロッドの先端には、皿深さ測定子が設けられ、
前記皿深さ測定子は、前記基準径を有し、前記皿部の壁面に当接する基準径部を備え、
前記皿深さ測定ロッドは、前記皿深さ測定子が前記測定基準面から突き出るように、弾性部材を介して前記測定ヘッドに支持されている
穴形状測定装置。
請求項４に記載された穴形状測定装置であって、
前記皿深さ測定子には、更に、前記基準径部から先端側へ向かって径が小さくなるテーパー部が形成されており、
前記テーパー部と前記主面とが成す角度は、前記皿深さ測定子が前記基準径部のみで前記皿部の壁面に当接するように、前記皿部の壁面が前記主面と成す角度よりも小さく設定されている
穴形状測定装置。
請求項４又は５に記載された穴形状測定装置であって、
更に、
エアーブロー機構
を具備し、
前記測定基準面には、空気噴射用の開口が設けられており、
前記エアーブロー機構は、前記空気噴射用の開口を介して空気を噴射するように構成されている
穴形状測定装置。
請求項２乃至６のいずれか一項に記載された穴形状測定装置であって、
更に、
前記測定ヘッド保持機構を、前記対象部材の主面に垂直である第１方向に沿って移動可能になるように支持する本体機構と、
前記第１方向における前記本体機構に対する前記測定ヘッド保持機構の位置を検出するＺ軸位置検出センサと
を具備する
穴形状測定装置。
請求項７に記載された穴形状測定装置であって、
更に、
前記本体機構に対する前記測定ヘッド保持機構の位置を調節するバランスエアシリンダ
を具備する
穴形状測定装置。
請求項１乃至８のいずれか一項に記載された穴形状測定装置であって、
更に、
前記対象部材の主面が平面になるように前記対象部材の主面を押さえつけるプレッシャフットと、
前記プレッシャフットは、測定用開口を有し、前記プレッシャフットの前記測定用開口の中心上に穴形状計測用の軸が位置するように前記穴形状計測用の前記穴径測定ロッドと前記皿深さ測定ロッドの軸をシフトする機構と
を具備し、
前記穴計測定ロッド及び前記皿深さ測定ロッドは、前記測定用開口を介して前記皿ボルト用穴に挿入される
穴形状測定装置。
複合材を含む対象部材に設けられた皿ボルト用穴の形状を測定する穴形状測方法であって、
前記皿ボルト用穴は、
前記対象部材の主面に設けられた開口に接続され、前記主面からの深さが大きくなるほど径が小さくなるような形状を有する皿部と、
一端で前記皿部の底部分に接続され、他端で前記対象部材の裏面に設けられた開口に接続され、径が一定である一定部と
を有し、
前記穴形状測定方法は、
穴径測定ロッドの先端を前記一定部に挿入することにより、前記一定部の径を測定するステップと、
前記穴径測定ロッドと同軸になるように設けられた皿深さ測定ロッドの先端を前記皿部に挿入することにより、前記皿部の皿深さを測定するステップと
を具備する
穴形状測定方法。
請求項１０に記載された穴形状測定方法であって、
前記穴径測定ロッドは、穴への挿入時に一方向における穴の径に応じて変位するように構成されており、
前記一定部の径を測定するステップは、
前記皿深さを測定するステップよりも前に、穴径測定ロッドの先端を前記一定部に挿入し、第２方向における前記一定部の径を測定するステップと、
前記皿深さを測定するステップの後に、前記穴径測定ロッドを回転させるステップと、
前記回転させるステップの後に、前記穴径測定ロッドにより、第３方向における前記一定部の径を測定するステップと
を含む
穴形状測定方法。
請求項１１に記載された穴形状測定方法であって、
前記回転させるステップは、前記穴径測定ロッドを９０°回転させるステップを含んでいる
穴形状測定方法。
請求項１０又は１１に記載された穴形状測定方法であって、
更に、
前記一定部の径を測定するステップよりも前に、予め皿深さ及び穴径が既知である基準穴が設けられたマスターゲージを準備するステップと、
前記一定部の径を測定するステップよりも前に、前記穴径測定ロッド及び前記皿深さ測定ロッドを用いて、前記基準穴の皿深さ及び穴径を測定し、測定結果に基づいて校正を行うステップと
を具備する
穴形状測定方法。