JPH08201043A - 弾性材製品の面形状の測定方法 - Google Patents

弾性材製品の面形状の測定方法

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JPH08201043A
JPH08201043A JP2626895A JP2626895A JPH08201043A JP H08201043 A JPH08201043 A JP H08201043A JP 2626895 A JP2626895 A JP 2626895A JP 2626895 A JP2626895 A JP 2626895A JP H08201043 A JPH08201043 A JP H08201043A
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JP
Japan
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elastic material
shape
surface shape
material product
measuring
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JP2626895A
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Hirotoshi Otsuka
裕俊 大塚
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 弾性材製品1の面形状の測定を押圧部材3と
の接触によって生ずる接触部の形状データを用いて行う
ことにより、弾性材製品の面形状によらず単純な原理と
簡便な設備による低コストで合理的な極めて汎用性の高
い弾性材製品の面形状の測定方法を実現する。 【構成】 測定時に押圧部材3を弾性材製品1の表面へ
押し付け、カメラ4で接触部の像5を撮影し、その画像
データを用いて弾性材製品1の押圧による変形前の面形
状を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、弾性材よりなる製品の
面形状が設計どおり正しく成型されているかどうかや表
面上の欠陥の有無等を調べる目的のため、弾性材製品の
面形状を測定する方法に関する。また本発明の弾性材製
品には、例えばオイルシールのような全体がゴム状の弾
性材よりなる製品が全て含まれる。
【0002】
【従来の技術】従来この種の面形状の測定は、対象とな
る弾性材製品がその材料特性のため外力により容易に変
形し、一般の接触式による測定方法を適用することが難
しいことから、主にレーザ光を用いた非接触式による測
定方法により行われている。
【0003】また接触式による測定方法を用いる方法と
しては、基準となる弾性材製品の正しい形状面(標準形
状面)をもつ光学原器を用いることにより、該光学原器
の標準形状面を対向する弾性材製品の被測定面に該弾性
材製品の面形状が変形しないよう接触させた状態で位置
させ、次に該光学原器の標準形状面を押圧面として該弾
性材製品の被測定面が標準形状面と変形により同一にな
るまで押圧し密着した状態にし、スペックル干渉歪計に
よって該被測定面の変形前後の面形状の差による光学的
干渉縞を観測し、それによりサブミクロン単位で該弾性
材製品の被測定面の面形状を測定する方法がある。(特
開平3−144304号)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術には、次の問題がある。
【0005】まずレーザ光を用いた非接触式による測定
方法では、レーザ光を被測定物の表面上の1点に照射し
てその反射光を利用してその空間上の位置を測定すると
いう原理から、基本的に1回の測定で3次元空間上の1
点の座標値を得ることしかできないため、被測定物の空
間的な全体の面形状を測定するためにはレーザ光を照射
する設備と被測定物の位置を相対的に移動させ、3次元
空間上の測定点列ないし測定点集合のデータを得ること
でしか面形状の測定を実施できない。このため被測定物
の面形状を精密に測定するためには、レーザ光を照射す
る設備と被測定物の位置を相対的に移動させ位置決めを
行う移動機構が必要となり、さらにその移動機構にも必
要な精度が要求されるため、それが設備面のコスト上昇
や大型化を招くという問題がある。また得られたデータ
は3次元データであるため2次元データに比較して必然
的にデータ量が増加することに加え、より精密に測定を
実施しようとするほどある区間内での測定点数が増えて
データ量が増加するため、上記のデータ入力プロセスと
ともに以降のデータ処理プロセスでの作業量の増大を招
き全体的な処理時間では著しく不利となる問題がある。
【0006】また接触式による測定方法では、被測定物
である弾性材製品の被測定面に対応する正しい面形状を
持つ光学原器が必要となることから、測定対象となる弾
性材製品が多種類である場合、その被測定面の面形状の
種類に応じて光学原器をすべて作成することが必要とな
り、設備の汎用性やコストの面で著しく不利となるた
め、特定の面形状を持つ弾性材製品に限定して面形状の
測定をサブミクロン単位で実施するという目的以外で
は、一般的には利用が難しいという問題がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の点に鑑
み、上記従来技術にみられる問題をすべて解消し、弾性
材製品の材質特性を利用した単純な原理による合理的で
簡便で極めて汎用性のある弾性材製品の面形状の測定方
法を提供することを目的とするものであり、この目的を
達成するため、弾性材製品の表面に硬質の押圧部材を相
対的に押し付け、該押圧部材表面上に形成される該弾性
材製品との接触部の形状を測定することにより、該弾性
材製品の押圧による変形前の面形状を測定することを特
徴とする弾性材製品の面形状の測定方法を提供する。
【0008】
【作用】弾性材製品の表面に硬質の押圧部材を相対的に
押し付ける時、測定対象となる該弾性材製品はその変形
前の面形状と材質の物理的特性に応じて押圧部材の相対
的押圧変位とともに、該押圧部材表面上に接触部を形成
しつつ変形する。このとき該弾性材製品の変形前の面形
状と材質の物理的特性及び押圧部材の相対的押圧変位量
と形成された接触部の形状には物理的原理にしたがって
相互に特有の相関が存在する。つまり特定の変形前の面
形状と特定の物理的特性をもつ材質の弾性材製品に対
し、硬質の押圧部材を既知の形状の面を押圧面として相
対的に押し付け特定の相対的押圧変位を与えてやれば、
該押圧部材の押圧面上に特定の形状をもった接触部が形
成されるという関係があることから、この相関関係を利
用することによりこの接触部の形状を適切な測定方法に
より測定することで該弾性材製品の押圧による変形前の
面形状を測定することができる。
【0009】このとき弾性材製品の変形前の面形状と材
質の物理的特性及び押圧部材の相対的押圧変位量と形成
された接触部の形状の間の相関関係は、実験的に求める
ことも可能であるが、有限要素法等の手法により該弾性
材製品の押圧時の変形状態をシミュレーションにより理
論的に求める方法によっても把握できる。
【0010】そして被測定対象である弾性材製品が設計
値どおりの正しい標準面形状をもつ場合についての上記
相関関係を既知のデータとすることにより、弾性材製品
の面形状に標準面形状からのずれや歪みがあれば、それ
は押圧部材表面上に形成される接触部の像のずれや歪み
として反映されるから、接触部の形状を適切な測定方法
により測定することで該弾性材製品の面形状の標準面形
状からのずれや歪みを評価し測定することができる。つ
まり標準面形状に対応する接触部形状データからの偏差
量はこの弾性材製品面形状のずれや歪みによる面形状の
形状誤差に対応した偏差量として評価しうる。同時に被
測定物である弾性材製品の面形状に欠肉や傷など局部的
な欠陥がある場合でも局部的な面形状の変化として同様
に把握し評価することが可能となる。
【0011】
【実施例】つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説
明する。
【0012】図1は本発明の実施例を示している。図1
は近似的な円柱形状を有するゴム状弾性材製品1を被測
定物の簡単な例として、本発明の弾性材製品の面形状の
測定方法を用いて面形状の測定を行う装置の概略図であ
って、その測定実施時の状況を示すものである。図1に
示す実施例の構成要素としては、弾性材製品1をのせる
剛性が高く平面度の高いテーブル2と、平面度の高い面
を押圧面としてテーブル2の面と平行を保ちつつ弾性材
製品1の表面へ図1に示す矢印方向を押圧方向として押
し付けられるガラス製押圧部材3と、弾性材製品1とガ
ラス製押圧部材3の接触部の像5をガラス製押圧部材3
を透過して撮影するカメラ4と得られた画像データを処
理して面形状の測定を行うコンピュータ6、を有してい
る。
【0013】上記構成の測定装置は、測定時にガラス製
押圧部材3を弾性材製品1の表面へ押し付け、カメラ4
でガラス製押圧部材3を透過して接触部の像5を撮影
し、その画像のデータを用いて弾性材製品1の面形状を
測定するものである。もし被測定物である弾性材製品1
の面形状が正しい標準面形状(近似的な円柱面形状)を
もつ場合には、押圧部材3の押圧面上に形成される接触
部の形状は押圧変位が小さい範囲では図2に示すように
近似的な長方形となる。これに対し押圧変位や材質が不
変で弾性材製品1の面形状に不正があり、その長手方向
中央部付近で円柱面形状が外側に若干肥大した形状であ
るとすれば、概略的に図3に示すような接触部の形状が
押圧部材3の押圧面上に得られる。すると標準面形状と
不正な面形状との形状差は図2に示す標準面形状による
接触部のデータと図3に示す不正な面形状による接触部
のデータの偏差7として表されるから、加算処理等によ
って標準面形状による接触部のデータから不正な面形状
を評価し測定することが可能となる。同時に弾性材製品
表面上の欠肉や傷など局部的な欠陥も8のように局部的
な接触部の形状の不正な変化として同様に把握し評価す
ることが可能となる。
【0014】なお図1の実施例では押圧部材の押圧面上
の接触部のデータ入力方法として、カメラによる画像デ
ータの入力という手段を用いているが、データ入力方法
としてはもちろんこれに限られるわけではない。接触セ
ンサあるいは圧力センサを押圧面上に十分な密度で格子
点状に配設した押圧部材等によって接触部のデータ入力
を行うことも可能である。
【0015】また弾性材製品の変形前の面形状と材質の
物理的特性及び押圧部材の相対的押圧変位量と形成され
た接触部の形状の間の相関関係は、実験的に求めること
も可能であるが、有限要素法等の手法により該弾性材製
品の押圧時の変形状態をシミュレーションにより理論的
に求める方法によっても把握できる。図1の実施例で被
測定物の例とされた円柱型の形状を有するゴム状弾性材
製品の場合、説明のため問題をその円形の2次元断面の
みに単純化してモデル化した上で変形シミュレーション
を行い、上記の相関関係について調べると実験値とシミ
ュレーションによる理論値が良く合致している。図4に
有限要素法シミュレーションによる変形時の形状の結果
を示し、図5に実験値とシミュレーション結果の比較を
示す。ここでは押圧による変位量、接触幅とも円形の2
次元断面の円直径で値を除した無次元値を用いている。
これは本発明の弾性材製品の面形状の測定方法を可能と
する基礎原理である上記の物理的相関関係を実証する例
となるものであり、本発明の弾性材製品の面形状の測定
方法を実施する上での基礎データとなる。
【0016】
【発明の効果】本発明は次の効果を奏する。弾性材製品
の表面に硬質の押圧部材を相対的に押し付ける時、測定
対象となる該弾性材製品はその変形前の面形状と材質の
物理的特性に応じて押圧部材の相対的押圧変位ととも
に、該押圧部材表面上に接触部を形成しつつ変形する。
このときの該弾性材製品の変形前の面形状と材質の物理
的特性及び押圧部材の相対的押圧変位量と形成された接
触部の形状には物理的原理にしたがって相互に特有の相
関が存在しており、この相関関係を利用することにより
この接触部の形状を適切な測定方法によって測定するこ
とで該弾性材製品の押圧による変形前の面形状を測定す
ることができるが、この方法を利用すれば基本的に3次
元データである面形状データを、弾性材製品の材質特性
を利用した極めて単純な原理と簡便な設備によって接触
面上の2次元データとして瞬時に取り込み面形状の測定
を行うことが出来るため、設備コストの低減や測定デー
タの入力及び処理プロセスでの作業量の圧縮による処理
時間の短縮が可能となる。また押圧部材の押圧面の形状
は単純な近似的な平面形状に限らずなどのような形状で
も可能であり、なおかつ被測定対象としての弾性材製品
の面形状を選ぶことがないので極めて汎用性の高い測定
方法といえる。
【0017】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る測定装置の斜視図
【図2】図1の弾性材製品の押圧時の接触面の形状を示
す説明図
【図3】図1の弾性材製品に形状不正がある時の押圧時
の接触面の形状を示す説明図
【図4】弾性材製品の2次元変形シミュレーション結果
を示す説明図
【図5】図4のシミュレーション結果についての実験値
との比較を示すグラフ
【符号の説明】
1 弾性材製品(近似的な円柱形状) 2 テーブル 3 ガラス製押圧部材 4 カメラ 5 弾性材製品とガラス製押圧部材の接触部の像 6 画像データ処理用のコンピュータ 7 接触部の像の形状不正による偏差量 8 弾性材製品表面上の局部的欠陥による接触部の像の
欠け

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 弾性材製品の表面に硬質の押圧部材を相
    対的に押し付け、該押圧部材表面上に形成される該弾性
    材製品との接触部の形状を測定することにより、該弾性
    材製品の押圧による変形前の面形状を測定することを特
    徴とする弾性材製品の面形状の測定方法。
JP2626895A 1995-01-20 1995-01-20 弾性材製品の面形状の測定方法 Pending JPH08201043A (ja)

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JP2626895A JPH08201043A (ja) 1995-01-20 1995-01-20 弾性材製品の面形状の測定方法

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JP (1) JPH08201043A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011237305A (ja) * 2010-05-11 2011-11-24 Bridgestone Corp ローラの弾性層の剥離検査方法
JP2016206122A (ja) * 2015-04-28 2016-12-08 キヤノン株式会社 当接状態確認方法、弾性部材の評価装置、および表面改質した弾性部材の判別方法

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