JPH0483101A - 物品の寸法検査装置 - 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、成形された各種物品の寸法を測定し、所定の
公差内であるか否かを判定するための寸法検査装置に関
する。

「従来の技術」 上記物品の一例として、ジェットエンジン用のタービン
翼を挙げて説明する。

この種のタービン翼Ｔは、第６図に示すように湾曲した
細長い平板状の翼部ＴＡと基部ＴＢとを一体化した形状
をなし、一般に精密鋳造法によって１個づつ成形されて
いる。このタービン翼Ｔの立体形状には極めて高い精度
が要求され、成形された個々の製品について寸法誤差を
検査する必要がある。

この検査のため、従来では第７図に示すような検査器が
使用されていた。この検査器は、枠体１゜２と、この枠
体１．２　　に載せた一対のテンプレート３．４　とか
らなり、各テンプレート３．４　の先端面は翼部ＴＡの
検査部位各面の設計断面形状に合わせて形成されている
。

そして、枠体１．２　をタービン翼Ｔの検査部位の両側
に位置決めした後、各テンプレート３．４を枠体１，２
　　に沿って翼部ＴＡの両面に当接させ、テンプレート
３．４　と翼部ＴＡとの間に生じる隙間ＩＩＷＩ、およ
びテンプレート３．４と枠体１２との端面のずれ量Ｗ２
を確認することにより、成形品Ｔが製品規格を満たして
いるか否かを判定していた。

「発明が解決しようとする課題Ｊ ところが、上記の検査器では以下のような問題を有して
いた。

■　作業員が間隙量ＷｌおよびＷ２を目分量またはピン
ゲージ等で測るたぬ、要求される寸法公差が厳しくなる
と、間隙量Ｗｌ、Ｗ２　　が公差内であるか否かの判定
が困難になる。

■　タービン翼Ｔの断面形状は、長手方向の各検査点で
全て異なるため、検査箇所数だけの対のテンプレート３
．４　が必要で、製品の形状変更に対応しにくい。また
、作業員がこれらテンプレート３．４　の各対を１組づ
つ操作して測定するため手間がかかった。

■　この方法では、タービン翼Ｔの各断面の形状不良は
検査できても、タービン翼Ｔ全体の立体形状の異常は把
握しにくい。

本発明はこれらの問題を解決し、高精度かつ容易に検査
が行なえ、しかも物品の立体形状の把握か容易な物品の
寸法検査装置を提供することを課題としている。

「課題を解決するための手段」 上記課題を達成するため、本発明の物品の寸法検査装置
は、互いに平行かつ先端部を対向させて配置された一対
の探触子と、これら探触子を互いに接近離間可能にそれ
ぞれ支持する支持体と、各探触子の基準位置からの変位
量をそれぞれ測定し、電気信号に変換する位置センサと
、各探触子を互いに接近する方向にそれぞれ付勢する付
勢手段と、支持体を各探触子の変位方向と直交する方向
に移動させ、物品の表面に沿って各探触子の先端部を走
査させる走査機構と、各探触子の間に検査箇所を位置決
めして、測定すべき物品を固定する物品固定手段とを具
備したことを特徴としている。

なお、各探触子の軸線は、前記走査機構による前記支持
体の移動方向に離間していてもよい。

また、各探触子の先端部には、物品の表面に沿って転が
るローラかそれぞれ設けられていてもよい。

さらに、各位置センサはいずれもコンピュータに接続さ
れ、このコンピュータは、各位置センサによって測定さ
れた各探触子の変位量、並びに前記走査機構による前記
支持体の移動量から物品の断面形状をプロットし、この
断面形状と、予めコンピュータに人力されている物品の
設計形状との偏差を計算して、この偏差が公差内である
か否かを判定するようにプログラムされていてもよい。

「作　用」 この寸法検査装置では、各探触子の間に物品の測定箇所
をはさんだ状態で、支持体を走査機構により移動させ、
各探触子の先端部で物品の両側面をなぞる。すると、各
探触子が物品の表面位置に応じて変位し、位置センサが
その変位量を電気信号として出力するため、支持体の位
置およびこれらの電気信号から、前記測定箇所の断面の
各寸法を測定することができ、さらにこれら寸法と、そ
の物品の設計形状での各寸法との偏差を計算することに
より、作業員の自分量に頼ることなく、物品の寸法誤差
が公差内であるか否かの判断が正確に行なえる。

「実施例」 第１図は、本発明に係わる物品の寸法検査装置の平面図
である。

図中符号ｌＯは水平に配置されたリニアステッピングモ
ータ等の直動駆動器（走査機構）であり、この直動駆動
器ｌＯ上には、直動駆動器ＩＯの長手方向に沿って移動
可能に移動体（図示路）が設けられ、この移動体上に支
柱１２が直立して固定されている。

直動駆動器ｌＯには長手方向に沿ってリニアエンコーダ
１４が取り付けられ、支柱１２の位置をデジタルまたは
アナログの電気信号として出力し、後述するコンピュー
タ３０に伝達する。

支柱１２には、水平に配置されたＵ字状の支持体１８の
中央部が取り付けられ、この支持体１８は、支柱１２に
設けられた昇降機構（図示路）のハンドル１６を操作す
ることにより、支柱１２に沿つて任意の高さに昇降する
。

支持体１８の下方には、タービン翼Ｔを直立状態で、か
つ翼部ＴＡの幅方向が支持体１８の移動方向と一致する
ように、所定位置で高精度で固定するための物品固定機
構（図示路）が設けられている。

支持体１８の各先端部には、探触ピン２２Ａ、２２Ｂが
それぞれベアリング２０を介して長手方向摺動自在かつ
水平に取り付けられている。これら探触ピン２２Ａ、２
２Ｂ　　は互いに平行で、この例では各軸線が直動駆動
器１０の長手方向に距離りだけずれている。

この距離りは後述するローラ２４の直径より大で、より
好ましくはそれよりも僅かに大きい程度に設定されてお
り、タービン翼Ｔがない状態では、各ローラ２４が干渉
しあうことなく、各探触ピン２２Ａ、２２Ｂが互いに重
複する位置まで突き出るようになっている。

また、各探触ピン２２Ａ、２２Ｂ　　には付勢手段（図
示路）が設けられ、各探触ピン２２Ａ、２２Ｂをタービ
ン翼Ｔに向けて付勢している。これら付勢手段としては
、探触ピン２２Ａ、２２Ｂ　　の位置に拘わりなく、付
勢力が常に一定であるものが望ましく、例えば一定圧力
のガスが供給されるエアシリンダ等が好適である。

探触ピン２２Ａ、２２Ｂ　の位置によって付勢力が変化
する付勢手段では、付勢力の不均衡によりタービン翼Ｔ
にねじれが生じ、測定精度の低下が生じるおそれがある
。

探触ピン２２Ａ、２２Ｂの対向しあう先端部には、それ
ぞれ回転軸を垂直にして円環状のローラ２４が回転自在
に取り付けられている。これらローラ２４の直径は、タ
ービン翼Ｔの幅方向両端部での分解能を低下させないよ
うに、できるだけ小さいほうが好ましい。

また、支持体１８には、各探触ピン２２Ａ、２２Ｂの基
端部と対応した位置に、それぞれ各探触ピン２２Ａ、２
２Ｂ　の変位量を測定する位置センサ２６が取り付けら
れている。これら位置センサ２６は、ビン２２Ａ、２２
Ｂ　の基端部をはさんで対向する発光部２６Ａおよび受
光部２６Ｂとを有し、発光部２６Ａからのレーザー先の
遮断率に応じた電気信号を受光部２６Ｂが発する。

これらの電気信号はそれぞれ信号処理器２８に伝達され
てデジタル信号に変換され、さらにこのデジタル信号が
、いずれもコンピュータ３ｏに伝達される。

なお、位置センサ２６としては、上記以外にも、磁気式
あるいは静電容量式近接センサ、電気マイクロゲージ、
各種エンコーダ等が使用可能である。

コンピュータ３０は、次のようにプログラムされている
。

■　各信号処理器２８からの各探触ピン２２Ａ。

２２Ｂの軸方向変位量に対応したデジタル信号、および
前記リニアエンコーダ１４からの支持体１８の位置に対
応したデジタル信号が伝達されると、これら信号に基づ
いて、タービン翼Ｔの断面輪郭上の多数点のＸ−Ｙ座標
を算出する。必要であれば、図示しない出力手段すなわ
ちプリンタやデイスプレィ上に、輪郭を表示する。

■　コンピュータ３０のメモリ内に予め記録されている
タービン翼Ｔの設計断面形状のＸ−Ｙ座標情報を呼び出
し、これと■により得られた情報とを比較し、これらの
偏差を算出して、これら偏差が公差内であるか否かを判
定する。

■　判定結果を、前記出力手段等により出力する。

警報等で知らせる構成としてもよい。

上記構成からなる物品の寸法検査装置を使用するには、
まず物品固定機構にタービン翼Ｔの基部ＴＢを固定した
後、ハンドル１６を操作して支持体１８の高さを調整し
、翼１１ＴＡの所定位置に探触ビン２２Ａ、２２Ｂを合
わせる。

次いで、第２図に示すように翼部ＴＡの中央部０を挾む
ようにして、各ローラ２４を付勢手段の付勢力により翼
部ＴＡに当接させ、直動駆動器！０を作動させて図中矢
印４１口　に示すようにいずれか一方の側に支持体１８
を移動させる。すると、各ローラ２４は翼部ＴＡの表面
を転がり、やがて翼部ＴＡの端部から外れて、各探触ビ
ン２２Ａ。

２２Ｂは互い違いに突出した状態になる。

こうして片側の測定が終わったら、再び上記と同様の作
業を中央部Ｏから反対側に向けて行なう。

これらの作業に伴い、コンピュータ３０には各位置セン
サ２６からの信号およびリニアエンコーダ１４からの信
号が伝達され、各ローラ２４の先端の軌跡が第３ｒｇ：
ＪのようにＸ−Ｙ座標にプロットされる。

そして、予めコンピュータ３０に人力されている設計形
状における寸法との偏差が計算され、その偏差が予め与
えられている公差内であるかが判定される。この判定結
果はコンピュータ３０に接続されている各種出力装置か
ら出力され、作業員はその結果に基づいて製品の良否を
判断する。

このようにして１つの測定箇所が完了したら、さらにハ
ンドル１６を操作して他の測定箇所で同様の検査を行な
う。

なお、上記実施例では探触ビン２２Ａ、２２Ｂの軸線が
ずれていたが、第４図に示すように同一直線上にこれら
を配置してもよい。この場合、翼部ＴＡが十分に肉薄で
あれば、図中矢印のように一方向のみへの走査で測定が
完了する利点がある。

ただし、ローラ２４の先端の軌跡は、第５図に示すよう
に翼部の両端でローラ２４が干渉しあうため、翼部ＴＡ
の端部形状に追従しなくなる点を考慮する必要がある。

また、支持体１８の高さもコンピュータ３０に入力され
る構成しておけば、コンピュータ３０内で翼部ＴＡの立
体形状をプロットすることが可能であり、断面形状の比
較だけでは判断しにくいねじれ等、立体形状の異常を容
易に把握できる。

また、支持体１８の昇降を手動ではなく直動駆動器で行
なう構成とするとともに、この直動駆動器をコンピュー
タ３０でプログラム制御してもよく、その場合には検査
作業を全自動化することが可能である。

また、コンピュータ３０をＣＡＤ装置に接続し、ＣＡＤ
装置から直接、タービン翼Ｔの設計形状の情報を入力す
る構成としてもよいし、探触子の先端にローラを設けず
、探触子の先端を物品に沿って滑らせる構成も可能であ
る。この場合、探触子の先端を摩擦抵抗の小さい物質で
構成しておくことか望ましい。

なお、本発明は図示したタービン翼Ｔに限らず、いかな
る製品にも適用可能であるし、その製品の形状に合わせ
て適宜各部の構成を変更してよい。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係わる物品の寸法検査装
置においては、各探触子の間に物品の測定箇所をはさん
だ状態で、支持体を走査機構により移動させることによ
り、各探触子の先端部で物品の表面をなぞりつつ各探触
子が物品の表面位置に応じて変位し、各位置センサがそ
の変位量を電気信号として出力する。そして、これらの
電気信号および支持体の位置から、前記測定箇所の断面
の各寸法を測定する。

したがって、得られた各寸法と、その物品の設計形状の
各寸法との偏差を計算することにより、作業員の目分量
に頼ることなく、物品の寸法誤差が公差内であるか否か
の判断が正確に行なえる。

また、同じ装置で多数の測定箇所において検査が行なえ
るため、物品の一新面形状だけでなく立体形状の異常を
把握することが可能であるうえ、測定の手間を省いて検
査効率が向上でき、物品の形状変化にも容易に対応でき
る。

一方、探触子の軸線を互いにずらした場合には、支持体
の移動に伴い物品の端部から探触子が外れた際に、探触
子の先端同士が干渉しないため、測定箇所の端部におけ
る測定精度の低下が防止できる。

また、探触子の先端にローラを設けた場合には、探触子
が滑らかに物品の表面に沿って移動するため、摩擦抵抗
に起因する精度低下が生じない。

さらに、コンピュータにより偏差計算および公差内であ
るか否かの判定を行なうようにした場合には、作業手順
の大部分を自動化して省力化が図れるとともに、検査の
信頼性を高めることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる物品の寸法検査装置の一実施例
を示す平面図、第２図は同装置の要部を示す平面図、第
３図は同装置の作用を示す説明図、第４図は本発明の他
の実施例の要部を示す平面図、第５図は同装置の作用を
示す説明図である。 一方、第６図は物品の一例としてタービン翼を示す斜視
図、第７図は従来の物品の寸法検査方法を示す平面図で
ある。 Ｔ・・・タービン翼（物品）、ＴＡ・・・翼部、ＴＢ・
・基部、１０・・・直動駆動器（走査機構）、１２・・
・支柱、１４・・・リニアエンコーダ、１６・・・昇降
ハンドル、１８・・・支持体、２２Ａ、２２Ｂ　・・・
探触ピン（探触子）、Ｄ・・・探触子の軸線の離間量、
２４・・・ローラ、２６・・・位置センサ、２８・・・
信号処理器、３０・・コンピュータ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに平行かつ先端部を対向させて配置された一
   対の探触子と、 これら探触子を互いに接近離間可能にそれぞれ支持する
   支持体と、 各探触子の基準位置からの変位量をそれぞれ測定し、電
   気信号に変換する位置センサと、 各探触子を互いに接近する方向にそれぞれ付勢する付勢
   手段と、 前記支持体を各探触子の変位方向と直交する方向に移動
   させ、物品の表面に沿って各探触子の先端部を走査させ
   る走査機構と、 各探触子の間に検査箇所を位置決めして、測定すべき物
   品を固定する物品固定手段とを具備したことを特徴とす
   る物品の寸法検査装置。
2. （２）前記各探触子の軸線は、前記走査機構による前記
   支持体の移動方向に離間していることを特徴とする請求
   項１記載の物品の寸法検査装置。
3. （３）前記各探触子の先端部には、物品の表面に沿って
   転がるローラがそれぞれ設けられていることを特徴とす
   る請求項１または２記載の物品の寸法検査装置。
4. （４）前記各位置センサはいずれもコンピュータに接続
   され、このコンピュータは、各位置センサによって測定
   された各探触子の変位量、並びに前記走査機構による前
   記支持体の移動量から物品の断面形状をプロットし、こ
   の断面形状と、予めコンピュータに入力されている物品
   の設計形状との偏差を計算して、この偏差が公差内であ
   るか否かを判定するようにプログラムされていることを
   特徴とする請求項１、２または３記載の物品の寸法検査
   装置。