JPH01152306A - 形状測定方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一対の光学式変位センサ等の変位センサを用
いてタイヤ用トレッドゴム、インシュレーションゴム等
の押出成形物その他の被測定物の断面形状をオンライン
で測定する方法およびその装置に関する。

［従来の技術］ 従来、押出成形物の寸法計測の場合は、オンラインでは
作業員がメジャーを使って幅寸法を測定できるのみであ
り、又プロファイルについては、オフラインで、つまり
押出物を切断して得た切断片（カットセクション）の切
断面を紙上に写しとって断面形状を測定する手法が用い
られるのが一般的であった。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記寸法を実測する方法では、幅寸法しか測定
できず、またその測定値も手作業故、信頼性に欠けると
いう問題点があった。また、被測定物を切り取ってオフ
ラインでプロファイルを測定する場合は、例えば温度変
化による縮み等の変形により誤差の発生がまぬがれ難い
という問題点がある。また、ダイヤルゲージ等で人間が
測定するために、個人差や測定誤差があった。

かかる実情に鑑みて、最近では種々の新規な形状測定方
法が開発されつつある。たとえば、コンピュータシステ
ムにより所定の断面の設計形状を表示装置の画面上に描
出し、かつ実際の製品の所定部分をレーザ光で走査して
得られる製品の断面形状を前記表示装置の画面上に設計
形状と同一縮尺、同一視野で描出して表示装置に描出さ
れた両者の図形の変位量を測定する方法や、設計形状デ
ータに基づいて表示装置の画面上に製品の輪郭線を示す
設計形状を描出し、かつ製品を通常光により設計形状と
同一縮尺、同一視野で撮像して、得られた輪郭線を前記
表示装置の同一画面上に描出し両者の図形の変位量を測
定するプロファイル測定などの形状測定方法が確立され
つつある。

このように従来技術上の課題の解決への努力が行われて
いるが、なお、上記の如くレーザ光等を用いることなく
より簡易にして信頼性の高い形状測定システムの出現が
待望されていた。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る形状測定方法は、一定方向に移動する被測
定物を挟んで設けた１対の変位センサで被測定物をその
幅方向に走査して、一定ピツチ毎にその表裏表面の変位
量を検出し、該検出結果を演算処理して被測定物の断面
形状を求めることを特徴とし、好ましくは、前記一対の
変位センサの測定範囲がＹ方向に一部互いにオーバラッ
プしており、また、前記センサをボールネジで支持し、
測定時、このボールネジの垂れ下がり量を補正するよう
にし、さらにまた、前記一対のセンサの測定範囲がＸ方
向に互いにづれており、測定時このずれ量を補正するよ
うにしたものであり（第１の発明）、また本発明にかか
る形状測定装置は、被測定物を挟んでその幅方向に走査
可能に設けられた１対の変位センサと、このセンサを走
査させるための駆動手段と、被測定物を前記センサの走
査方向と交叉する方向に相対移動させる移動手段と、前
記変位センサの駆動を制御する制御部と、前記変位セン
サで得られたデータを演算処理するデータ処理部とを具
備してなるもの（第２の発明）である。

［作用］ ｍ一対の変位センサが被測定物を挟んで駆動手段と制御
部により設定ピッチ毎にかつ設定ストロークで走査され
て、被測定物の表裏面の形状に対応する変位データを得
る。該データがデータ処理部により演算処理されて被測
定物の断面形状が自動的に測定され、必要に応じ表示装
置上に表示される。又、一対の変位センサの測定範囲を
Ｙ方向に一部オーバラツプさせることにより、被測定物
の本来形状からの垂れ下がりやはね上がり変形も測定可
能となり、また変位センサを支持するボールネジの垂れ
下がり量を基準ブロックを用いて予め知ることにより、
計測値をより精度の良いものに補正でき、ざらに又、一
対のセンサの測定範囲をＸ方向にずらしておくことによ
りセンサ相互の干渉を防止することができる。

［実施例］ 以下実施例を挙げて本発明を具体的に詳しく説明するが
、本発明は、これに限定されるものではない。

第１図は、本発明の形状測定装置を示す概略図である。

この装置１は、被測定物２の移動通路の上、下に１対の
光学式変位センサ１，１が設けられている。このセンサ
１，１は被測定物の移動方向と直交する方向すなわち第
１図の矢印方向（被測定物の巾方向）に走査可能に設け
られており、該変位センサを支持し走査させるための駆
動手段としてボールネジ３，３およびモータＭが設けら
れている。モータＭの回転は第３図に示すように下側の
ボールネジ３からタイミングベルト４とプーリを介して
上側のボールネジ３に伝えられ、上下のボールネジ３．
３を同期して回転させる。

これらの他にリニアガイド５．５と近接スイッチ７．７
が設けられて形状測定部が構成されている。センサ１を
支持するブラケット６はボールネジ３に螺合するととも
にリニアガイド５に摺動自在に嵌合しており、ボールネ
ジ３の回転によって左右に移動する。センサ１の支持台
１ａは微調節ねじ９によって上下位置調節可能である。

Ｔはスキャン幅が長く、高精度の計測が必要な場合に、
ボールネジ３．３の垂れ下がりの補正を行うための基準
ブロックであり、前記形状測定部に設けられた載置用部
材８．８上にこれを載置する。第２図（ロ）に示すよう
にボールネジ３．３が垂れ下がっていると、基準ブロッ
クからの距離が端と中央で異なり、これを前記光学式変
位センサの走査により測定し、その位置をゼロ点として
垂れ下がり値をデータ処理部１１のメモリに落としてお
き、これをもとに、実際の押出物測定値の補正を行い、
押出物の厚さを演算する。また、第５図（イ）に示すよ
うに被測定物（例、タイヤ用トレッドゴム）２の一部が
本来形状（破線で示す）から変形してはね上ったり或は
垂れ下がったりしている場合は、第５図（ロ）に示すよ
うに、一対の光学式変位センサの互いの測定範囲がＹ方
向に一部オーバラツプするようにセンサを取り付け、そ
してそのオーバラップ量のキャリブレーションを行うこ
とにより常に安定した精度で計測することが可能となる
。オーバラップ量のキャリブレーションは第５図（ハ）
に示すように、光学式変位センサ１を定点測定状態とし
ておき、例えばＡ。

Ｂ、Ｃ３点において基準デー９フ通りの測定値が得られ
るように、微調整用ネジ９により、又はセンサ取付枠の
取付位置の調節によりセンサ１の上下位置を調節し、オ
ーバラップ量がどの測定点でも均一になるようにする。

このようにセンサの測定範囲をＹ方向にオーバラップさ
せておけば、被測定物及びボールネジ垂れ補正用基準ブ
ロックは第５図（ロ）の範囲Ｗ内に載置すればよい。

被測定物体２は、標準ゲージと載置用部材８゜８と同レ
ベルに設けられているコンベアｌＯ上に載置される。そ
して、左右の近接スイッチ７．７間において光学式変位
センサ１を走査せしめ被測定物の表、裏面の形状に対応
する変位量データを得る。光学式変位センサ１としては
測定対象物に対し希望する精度で測定を行なうことがで
きるものであればよく、例えば三菱電機社製ＭＤ−１２
１１を使用することができる。変位センサ１としては光
学式以外の変位センサ例えば磁気センサ等を用いること
もできるが、被測定物が金属でなければならないこと、
測定精度、測定範囲、検出面積等の点で光学式変位セン
サが最も好ましい。

このコンベアｌＯは例えばローラコンベアであり、この
上に載置されて搬送されつつある被測定物を該ローラコ
ンベア間の隙間に光学式変位センサ１，１を配置して、
ローラの長さ方向に移動するようになっている。コンベ
ア上に並列に並べて移送される複数の被測定物の形状を
同時に測定することもできる。光を通過する物質でコン
ベアを構成し、このコンベアを透過して測定するように
することも可能であるが、この場合はボンベア全面で厚
さが均一で汚れもないことが要求される。

この走査において、一定のピッチ例えば０．５ｍｍごと
に測定を行なうようにすれば、５００ｍｍのストローク
Ｓで走査する場合はｌ０００点の測定点が得られる。押
出物のスキャンについて押出物の一定距離ごとに測定し
たい場合又は一定時間毎に測定したい場合は上記走査を
一部インタバルごとに繰り返せばよく、押出物の任意の
場所の形状を測定したいときは外部指令（スキャンスタ
ートボタン）により所望のタイミングで走査を行なえば
よい。

この測定装置には第１図に示すように制御部として、セ
ンサの走査のための駆動手段を制御するモータコントロ
ーラ１２、Ｐ■１０１３、センサ出力を増幅するアンプ
１４，１４　、　Ａ／Ｄ変換器１５を備えており、デー
タ処理部（ｃｐｕ）ｔｔとして、データメモリ部、ミス
データの補正部、測定物の幅、厚さ等の演算部等を備え
ており、表示手段とじてのＣＲＴ１８を備えている。

第６図は測定動作をあられすフローチャートである。測
定モードとしては「自動」、「手動」、「定点」の３モ
ードがあり、これらを適宜選択して所望の測定が行なわ
れる。被測定物を走査する場合には、制御部からの指令
信号を得たモータＭがボールネジを回転させ、上下の光
学的変位センサ１，１を例えば一定ピツチ毎に左右方向
に駆動する。この走査により前記被測定物の表裏面の形
状に対応する変位データが得られる。前記モータＭ１と
しては、例えば高分解能のパルスモータ又はリバーシブ
ルモータとロータリエンコーダを用い、これとリニヤガ
イド、ボールネジを組合わせ構成することにより幅方向
に高精度の移動が可能となる。このようにして、一定ピ
ツチ毎に得られた変位量データがアンプ１４．１４で増
幅されＡ／Ｄ変換器１５でＡ／Ｄ変換され、幅、最大厚
み、最大厚みまでの距離等を演算して断面形状データが
得られる。得られたデータは、断面形状とともにＣＲＴ
１８に表示される。又、データ保存目的で上位コンピュ
ータに出力することもできる。ざらに又、上記のように
測定した断面形状から断面積を演算し、一定距離での体
積及び比重を与えて重量をも演算可能である。また、走
査ストロークの端部から被測定物の端部までの距離を検
出することもでき、さらには被測定物が複数材料の貼合
せで構成される場合には両材料の相対位置を知ることも
できる。したがって、被測定物が例えばタイヤ構成部品
のトレッドとアンダートレッドであって両者が押出直後
にオンラインで貼り合わされる場合は、両者の相対位置
がわかるので、アンダートレッドの両側縁カッターの位
置を移動調節すれば両者の中心位置を合わせることがで
きる。

前述のコンベア上に載置されて移動中の被測定物の形状
をオンラインで測定する場合、光学式センサはコンベア
の移動方向に対し、直角方向にローラ隙間を移動するか
ら被測定物を斜めに走査することになるが、このような
走査は被測定物が蛇行するような場合には十分に高精度
の計測ができないので、その対策して第７図に示すよう
にセンサ支持枠２０をモータＭ−２とボールネジ３によ
ってコンベアラインの走行速度に同調させて同方向に移
動させ、その移動中にセンサを走査させれば、被測定物
をその幅方向真横に走査させることができる。

また、センサのストロークＳの範囲において被測定物が
存在しない場合には、第８図（イ）に示すように上下の
各センサが互いに干渉して誤った変位量を取り込むので
、対策として、第８図（ロ）に示すように上下センサを
Ｘ方向に若干ずらせて配置し、実際の測定値についてこ
のずれ量を補正するようにプログラムする。

第４図は本発明測定装置の別の実施例で、コの字状フレ
ームＦにより上下一対のセンサが支持され、このフレー
ムＦがボールネジ３とモータによりリニヤガイド５上を
矢印方向に移動して、ローラコンベア１０上を移動する
押出物を幅方向に走査するようになっている。

本発明の装置は、上下いずれか片側だけでも使用するこ
とができる。また、既設のラインに取り付けることも容
易である。上下それぞれ片側づつ、そのボールネジとリ
ニアウェイの芯出しく平行度調節）を行なった状態でコ
ンポ７ネント化しておけば容易にかつ高精度の装置へ取
付けが可能となる。

［発明の効果］ 本発明にかかる形状測定方法およびその装置は、移動中
の物品の形状をオンラインで高精度で測定することが可
能となった。このため、オンラインで押出物の断面形状
を測定し、その場で直ちに、基準形状との比較がデジタ
ル的に或は視覚的に可能となるので、品質管理の向上に
つながり、又、被測定物の位置や巾も知ることができる
ので、例えば押出物の巾や厚さの制御、複合物品の貼合
せのための位置合せにも使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の機能ブロック図、第２図（イ）は
ボールネジ垂れ補正用基準ブロックの説明図、第２図（
ロ）は同補正値の説明図、第３図（イ）（ロ）は本発明
装置の実施例を示す概略図および測定部の詳細図、第４
図の（ａ）、（ｂ）。 （Ｃ）は本発明装置の異なる実施例の平面図、正面図お
よび側面図、第５図（イ）はトレッドゴムの垂れ下がり
及びはねあがりの説明図、第５図（ロ）はセンサの測定
範囲のＹ方向オーバラップ量の説明図、第５図（ハ）は
センサのオーバラップ量のキャリブレーションの説明図
、第６図は測定動作のフローチャート、第７図（イ）　
（ロ）は押出物をその幅方向真横に走査するためのそれ
ぞれ正面図、側面図、第８図（イ）（ロ）は上下センサ
のそれぞれ干渉状態及び非干渉状態を示す説明図である
。 １・・・光学的変位センサ　　２・・・被測定物３・・
・ボールネジ　　Ｔ・・・基準ブロック■・−基準ゲー
ジ 特許出願人　住友ゴム工業株式会社

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）一定方向に移動する被測定物を挟んで設けた１対
   の変位センサで被測定物をその幅方向に走査して一定ピ
   ッチ毎にその表裏表面の変位量を検出し、該検出結果を
   演算処理して被測定物の断面形状を求めることを特徴と
   する形状測定方法。
2. （２）前記一対の変位センサの測定範囲がＹ方向に一部
   互いにオーバラップしている特許請求の範囲第１項記載
   の形状測定方法。
3. （３）前記変位センサをボールネジで支持し、該ボール
   ネジの垂れ下がり量を測定時に補正する特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載の形状測定方法。
4. （４）前記一対の変位センサの測定範囲がＸ方向に互い
   にずれており、測定時にそのずれ量を補正する特許請求
   の範囲第１項〜第３項のいづれか一つに記載の形状測定
   方法。
5. （５）被測定物を挟んでその幅方向に走査可能に設けら
   れた１対の変位センサと、このセンサを走査させるため
   の駆動手段と、被測定物を前記センサの走査方向と交叉
   する方向に移動させる移動手段と、前記変位センサの駆
   動を制御する制御部と、前記変位センサで得られたデー
   タを演算処理するデータ処理部とを具備してなる形状測
   定装置。