JPH0377443B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主軸頭や歯車箱等の製品の寸法や形
状精度の測定、並びに運転状態での性能検査を行
うための製品の自動検査方法に関するものであ
る。

通常、製品が製造された後には、その品質管理
を行うために製品の寸法や形状精度の精密な測定
が行われるが、それに加え、例えば主軸頭につい
ては、この主軸頭を回転させた時に生じる静的振
れや、回転開始時の起動トルクあるいは回転中の
回転トルクの測定、さらには振動や騒音、上昇温
度等の測定が必要となる。さらに、歯車箱等につ
いては、入出力軸間のバツクラツシユや軸のねじ
り変形に起因するロストモーシヨン（ある位置に
対する正方向への位置決めと逆方向への位置決め
とによる両停止位置の差）等の測定も必要とな
る。

従来、このような運転中の製品の性能検査を行
う場合には、被検査製品をチヤツクあるいはフレ
キシブルなカツプリングを用いて手動でモータ等
の駆動手段に連結し、この駆動手段により製品を
駆動しながら上記性能の検査を行うようにしてい
た。

ところが、このように各製品に対して手動でモ
ータ等を連結する作業は非常に能率が悪く、短時
間で多数の製品検査を行うのは困難である。ま
た、このような手動による連結では、連結作業者
によつて測定結果にばらつきが生じ易く、測定精
度の向上の妨げとなる。一方、このような検査が
行われる製品は、多品種少量生産によるものが少
なくなく、その形状が一様でないために上記連結
作業を含めた検査作業を自動的に進めるのは困難
とされていた。

本発明は、このような事情に鑑み、種々の形状
および寸法を有する製品に対し、自動的に製品検
査装置を連結し、その運転状態での性能検査を効
率良く行うことができる製品の自動検査方法を提
供することを目的とする。

この目的を達成する手段として、本発明は、製
品を支持する検査台と、上記製品の寸法および形
状精度を測定する寸法形状精度測定装置と、上記
製品に連結された状態で該製品の模擬運転を行い
その性能検査を行う運転検査装置とを備えた製品
検査装置において、上記検査台に支持された製品
の被連結位置を寸法形状精度測定装置により測定
した後、この測定された位置データに基づいて製
品と運転検査装置とを相対移動させて上記被連結
位置に運転検査装置を位置決めし、両者を連結す
ることを特徴としている。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。第１図は、本発明方法を実施するための自
動製品検査装置を示したものである。この装置
は、検査台１、寸法形状精度測定装置２、運転検
査装置３，４、測定プローブおよびセンサ自動交
換装置５、搬送位置決め装置６、パレツト７、製
品取付治具８、図略の防音構造、および第４図に
示されるような製品検査管理装置４０を備えてい
る。なお、以下の説明中、「Ｘ軸方向」とは装置
の長手方向を意味し、同様に「Ｙ軸方向」とは装
置の幅方向を、「Ｚ軸方向」とは上下方向を意味
する。

上記検査台１は、後述のように被検査製品を支
持した状態で、Ｘ軸方向に駆動されるものであ
る。

寸法形状精度測定装置２は、測計ヘツド２ａお
よび計測ラム２ｂを備えた三次元座標測定機構造
となつている。

上記計測ヘツド２ａは、その本体がＹ軸方向に
適宜駆動されるとともに、上記計測ラム２ｂをＺ
軸方向に駆動するＺ軸駆動装置を内蔵している。
上記計測ラム２ｂは、組立製品（被検査製品）と
接触する計測用の測定プローブ１０を着脱自在に
把持するように構成されている。

すなわち、この測定プローブ１０を把持する計
測ラム２ｂは、上記検査台１上の組立製品９に対
してＸ，Ｙ，Ｚの各軸方向に相対移動するように
なつている。寸法形状精度測定装置２は、この測
定プローブ１０が組立製品９に接触する位置を図
外のレーザ測長器で計測することにより、各組立
製品９の寸法、形状精度（平行度、直角度）、お
よび静的振れを検査するように構成されている。
なお、各軸の案内面には空気圧軸受案内面が採用
されており、位置決めにはレーザーフイードバツ
クによるNC制御方式が採用されている。

運転検査装置３，４は、上記検査台１上の組立
製品９を挟んで互いに対面する位置に並列に配置
されており、その作動制御にはNC制御方式が採
用されている。上記運転検査装置３は、伝動装置
３ａ、ロストモーシヨン測定装置３ｂ、およびト
ルク測定装置（運転検査装置）３ｃからなつてお
り、運転検査装置４は、動的回転精度測定装置４
ａおよび負荷及び伝動装置４ｂからなつている。
また、各装置３ａ，３ｂ，３ｃ，４ｂには、空気
圧チヤツクを有する自動連結装置３ｄが設けられ
ており、上記チヤツクの爪が空気圧の入切で開閉
することにより、組立製品９の所定軸と各装置３
ａ，３ｂ，３ｃ，４ｂとが自動連結されるように
なつている。

上記伝動装置３ａは、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸方向に
移動自在であるとともに、上記組立製品９と連結
された状態で同製品９を回転駆動するモータ等の
回転駆動装置を内蔵している。

ロストモーシヨン測定装置３ｂは、Ｙ，Ｚの両
軸方向に移動自在に構成され、組立製品（ここで
は歯車箱）９の入出力軸間の相対回転角度を検出
する回転角度検出器、トルク検出器、モータ等の
回転駆動装置、および減速器を内蔵している。そ
して、組立製品９の出力軸が上記負荷及び伝動装
置４ｂにより固定された状態で、上記回転駆動装
置により同組立製品９の入力軸に回転力を付与し
（すなわち、組立製品９の入出力軸間に正逆一定
のトルクをかけ）、このときの入出力軸間の相対
回転角度を検出することにより、そのロストモー
シヨンを入出力軸間のバツクラツシユと軸のばね
定数（軸のねじり変形に対応）という形で各々分
離して個別に出力するように構成されている。

トルク測定装置３ｃは、Ｙ，Ｚの両軸方向に移
動自在に構成され、モータ等の回転駆動装置およ
びトルク検出装置を内蔵しており、組立製品９を
回転させた時の起動トルク（回転開始時のトル
ク）および回転トルク（回転中のトルク）を測定
するように構成されている。

動的回転精度測定装置４ａは、Ｘ，Ｙ，Ｚの各
軸方向に移動自在に構成されており、上記伝動装
置３ａにより組立製品９が回転駆動された状態
で、該製品９の動的な振れを検出するための検出
器を備えている。具体的に、この検出器には静電
容量型のセンサが用いられており、予め帯電させ
た状態にある図略のマスター球を、組立製品９の
軸端部に形成された孔部に挿入し、両者の間に形
成された空間の静電容量の変化を読取ることによ
つて、上記軸の回転中の半径方向および軸方向の
振れが検出されるようになつている。

測定プローブ及びセンサ自動交換装置５は、
Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸方向に移動自在であり、アーム
５ａとロボツトハンド５ｂとにより構成されてい
る。アーム５ａは、Ｚ軸回りに旋回（ｃ軸）自在
に構成され、上記測定プローブ１０を交換するも
のであり、ロボツトハンド５ｂは、図外の測定用
センサを組立製品９に自動的に取付けるものであ
る。上記Ｘ，Ｙ，Ｚ，ｃの４軸についての作動制
御にはNC制御が採用されている。

なお、この装置において上記測定プローブ１０
により検査される項目としては、製品の寸法、形
状精度、静的振れ精度が挙げられ、製品９に取付
けられるセンサの種類としては、振動センサおよ
び温度センサが挙げられる。また、計測ヘツド２
ａの内部には騒音センサが設けられている。

搬送位置決め装置６は、上記検査台１に設けら
れたストツパ等のパレツト位置決め機構（図示せ
ず）、および搬送装置６ａを備えており、組立製
品９が取付けられたパレツト７を自動的に検査位
置に搬入し、位置決めし、検査後に搬出するよう
に構成されている。また、上記検査台１上にも、
上記パレツト７を搬出および搬入するための駆動
手段が設けられている。

製品検査管理装置４０は、第４図に示されるよ
うな、検査データ処理演算部４１、装置制御部４
２、搬送位置決め制御部４３、および基準作業制
御部４４等を備えている。上記検査データ処理演
算部４１は、上記寸法形状精度測定装置２および
運転検査装置３，４の出力信号を受け、この検出
信号から検査データおよび不良原因の診断のため
の測定データを演算処理する。装置制御部４２
は、この検査データ処理演算部４１により演算さ
れた組立製品９の軸心位置（被連結位置）のデー
タに基づき、上記寸法形状精度測定装置２および
運転検査装置３，４のNC位置決め、および計測
制御を行う。搬送位置決め制御部４３は、搬送位
置決め装置６の駆動制御、すなわち組立製品９の
搬送および予め設定された各測定位置への位置決
めを行う。準備作業処理部４４は、オペレータに
よる作業支持、作業報告、および各種モニタデー
タを出力する。

次に、上記組立製品９の一例として歯車箱を検
査する場合の検査方法を、第２図も併せて参照し
ながら説明する。

１ まず、組立製品９を取付治具８を介してパレ
ツト７に取付け、搬送装置６ａにセツトする。

２ 搬送装置６ａの駆動により、組立製品９をパ
レツト７と一体に検査台１に搬入し、セツトす
る。

３ 検査台１を予め設定された検査位置に位置決
めする。

４ 測定プローブ及びセンサ自動交換装置５を作
動させ、寸法測定用の測定プローブ１０を計測
ラム２ｂに把持させる。

５ 把持した測定プローブ１０の位置を、検査台
１上に予め設置された図略のマスターゲージを
基準にして補正する。このような位置補正を行
つた後、 ６ 寸法形状精度測定装置２および検査台１の移
動により、測定プローブ１０を組立製品９にア
プローチし、製品９の寸法測定および形状精度
の測定を行う。完了後、 ７ 上記測定に基づき演算された組立製品９にお
ける入力軸の軸心位置データに基づいて、その
位置に運転検査装置３の伝動装置３ａを位置決
めし、自動連結装置３ｄのチヤツクの爪を開閉
することにより、組立製品９と伝動装置３ａと
を連結する。

８ 測定プローブ１０を、寸法測定用のものから
静的振れ測定用のものに自動交換した後、この
測定プローブ１０を把持した計測ラム２ｂを組
立製品９にアプローチする。この状態で、伝動
装置３ａにより組立製品９を低速駆動しなが
ら、上記測定プローブ１０により静的振れの測
定を行う。

９ 測定完了後、計測ラム２ｂをストローク上限
位置まで退避させる。

10 検査台１をロストモーシヨン測定位置に位置
決めし、クランプする。そして、上記位置デー
タに基づいて、運転検査装置４の負荷及び伝動
装置４ｂを組立製品９における出力軸の軸心位
置に位置決めした後、自動連結装置３ｄを介し
て組立製品９の出力軸を把持させ、固定を行つ
てその回転を阻止する。一方、上記位置データ
に基づいてロストモーシヨン測定装置３ｂを入
力軸の軸心位置に位置決めし、両者を自動連結
装置３ｄを介して連結した後、このロストモー
シヨン測定装置３ｂの回転駆動装置の作動によ
つて上記入出力軸に正逆一定のトルクをかけ、
そのロストモーシヨンを測定する。

11 入出力軸における自動連結装置３ｄによる連
結、および検査台１のクランプを解除し、各装
置を待機位置まで退避させる。

12 検査台１をトルク測定装置に位置決めし、ク
ランプした後、上記位置データに基づき、運転
検査装置３のトルク測定装置３ｃを組立製品９
の入力軸の軸心位置に位置決めし、両者を自動
連結装置３ｄを介して連結する。そして、この
トルク測定装置３ｃの回転駆動装置を作動さ
せ、上記組立製品９が静止状態から始動する時
の起動トルク、および回転駆動中の回転トルク
を測定する。

13 自動連結装置３ｄによる連結および検査台１
のクランプを解除し、トルク測定装置３ｃを待
機位置まで退避させる。

14 検査台１を振動、騒音、および温度の測定位
置に位置決めし、クランプした後、上記位置デ
ータに基づき、運転検査装置３の伝動装置３ａ
を組立製品９の入力軸の軸心位置に位置決め
し、自動連結装置３ｄを介して両者を連結す
る。そして、測定プローブ及びセンサ自動交換
装置５におけるロボツトハンド５ｂにより、振
動センサおよび温度センサを組立製品９の所定
位置に自動的に取付けた後、上記伝動装置３ａ
により組立製品９を駆動し、このときの振動、
騒音、および温度を、上記振動センサおよび温
度センサと、計測ヘツド２ａに予め設置された
騒音センサとにより測定する。

15 上記測定完了後、各測定センサを測定プロー
ブ及びセンサ自動交換装置５により図略のセン
サマガジンに収納するとともに、自動連結装置
３ｄによる連結を解除し、伝動装置３ａを待機
位置まで退避させる。

なお、上記組立製品９として主軸頭の検査を行
う場合には、上記ロストモーシヨンの測定が省略
されるとともに、第２図には示されていないが上
記手順15）の代わりに次のような検査作業が行わ
れる。

16 各センサによる振動、騒音、および温度の測
定を行つた後、そのままの連結状態で、運転検
査装置４の動的回転精度測定装置４ａを測定位
置に略位置決めし、該装置４ａに備えられた検
出器のマスター球を主軸頭の主軸孔部に挿入す
る。そして、主軸を伝動装置３ａで低速１回転
させ、このときの静電容量の変化に基づいて上
記マスター球の初期位置決めを行つた後、上記
主軸を所定の回転数で回転駆動し、このときの
主軸頭の半径方向および軸方向の動的回転精度
を上記検出器によつて測定する。その後、自動
連結装置３ｄによる連結を解除し、伝動装置３
ａおよび動的回転精度測定装置４ａを待機位置
まで待避させる。

以上のようにして全ての測定が完了した後は、
組立製品９をパレツト７ごと検査台１より取外
し、搬送位置決め装置６に移載して搬出する。

次に、以上説明した各検査項目に関する検査デ
ータの処理方法を第３図を参照しながら説明す
る。

まず、上記検査において測定プローブ１０およ
び測定センサにより得た検査データを、検査デー
タ処理演算部４１（第４図）を介して図外の検査
データ記憶装置に記憶させるとともに、上記検査
データ処理演算部４１にて該検査のデータ処理を
行い、その結果を組立製品の品質を保証する検査
基準データと比較して合否判定処理を行う。合格
の場合には該検査データを出力するが、不合格の
場合には、組立製品９の振動・騒音データより、
その組立製品の不良原因パターンを既知の不良部
品で周波数解析し、パターン化したものと比較判
別してその不良原因を診断する。その診断結果
は、振動・騒音の検査データや、その構成部品で
ある加工部品並びに購入品の検査データ、さらに
は組立上の検査データと同時に出力する。

以上説明したように、本発明方法は、まず寸法
形状精度測定装置によつて検査台上の製品の被連
結位置を検出し、この位置データに基づいて上記
製品と各運転検査装置の相対的な位置決めを行う
ようにしたものであるので、上記寸法形状精度測
定装置を有効に利用することにより、検査される
製品が一様の形状および寸法を有していなくて
も、これらの製品と各運転検査装置との連結を自
動的に行うことができ、これによつて検査作業の
能率向上、さらには測定精度の向上を図ることが
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法が実施される製品検査装置
の全体斜視図、第２図は組立製品の検査項目と検
査工程を示す流れ図、第３図は検査データのデー
タ処理方法を示す流れ図、第４図は製品検査管理
装置の要部を示すブロツク図である。 １…検査台、２…寸法形状精度測定装置、３，
４…運転検査装置、３ａ…伝動装置、３ｂ…ロス
トモーシヨン測定装置、３ｃ…トルク測定装置、
５…測定プローブおよびセンサ自動交換装置、９
…組立製品、４１…検査データ処理演算部、４２
…装置制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 製品を支持する検査台と、上記製品の寸法お
   よび形状精度を測定する寸法形状精度測定装置
   と、上記製品に連結された状態で該製品の模擬運
   転を行いその性能検査を行う運転検査装置とを備
   えた製品検査装置において、上記検査台に支持さ
   れた製品の被連結位置を寸法形状精度測定装置に
   より測定した後、この測定された位置データに基
   づいて製品と運転検査装置とを相対移動させて上
   記被連結位置に運転検査装置を位置決めし、両者
   を連結することを特徴とする製品の自動検査方
   法。 ２ 上記運転検査装置は、製品の動的回転精度お
   よび静的振れを測定するために製品を回転駆動す
   る伝動装置であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の製品の自動検査方法。 ３ 上記運転検査装置は、製品の入出力軸間に正
   逆一定のトルクをかけてロストモーシヨンを検出
   するロストモーシヨン検出装置であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の製品の自動検
   査方法。 ４ 上記運転検査装置は、製品を回転駆動してそ
   の起動トルクおよび回転トルクを検出するトルク
   測定装置であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の製品の自動検査方法。 ５ 上記寸法形状精度測定装置に用いられるプロ
   ーブの交換および製品に取付けられるセンサの交
   換を自動制御により行うことを特徴とする特許請
   求の範囲第１〜４項記載の製品の自動検査方法。