JPS62115313A - 形状測定装置 - 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】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は形状測定装置に関し、将に自動車用アクスルハ
ウジング等の穴を有する試料の形状を測定する形状測定
装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、例えば自動車用アクスルハウジング（以下単
にハウジングと呼ぶ）の形状を測定する場合には、以下
に説明するハウジングの各種部分を測定する必要がある
。

第６図（イ）はハウジングを表わす平面図、第６図（ロ
）はそのＣ−Ｃ断面図である。同図において、９１０は
製品として完成する以前の、穴かキＸ・ツブ等で塞かれ
ていないハウジングて必り、そのハウジング９１０の全
長ａ、その上面９２０の穴９３０の内径す、その下面９
４０の穴９５０の内径Ｃ２上記穴９３０と穴９５０との
ずれを示す偏心ｄ、及び上記穴９３０がハウジング９１
０の全長に対するどの位置に振り分けられているかを示
す全長の振分を測定する必要がある。

従来、これら各種部分の測定には巻き尺、ノギス、ゲー
ジ等を用いて測定を行なっていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来の形状測定方法は、人手で１つ
１つ測定していくが為、手間がかかり、測定精度が低い
という問題点を有していた。

本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたも
のであって、簡単に素早く測定することができ、測定精
度の高い優れた形状測定装置を提供することを目的とし
ている。

発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ かかる目的を達成すべく、本発明は問題点を解決するた
めの手段として、次の構成をとった。

即ち、本発明は、穴を有する試料の形状を測定する形状
測定装置において、直線方向へ移動を規制するガイドに
一方または両者が取り付けられるとともに、試料に両者
が外側から接触する２つの第１爪部材と、該第１爪部材
の位置を検出する１つまたは２つの第１位置検出手段と
、直線方向へ移動を規制するガイドに両者が取り付けら
れるとともに、上記穴の所定箇所の内面に両者が接触す
る２つの第２爪部材と、該第２爪部材の位置を検出する
１つまたは２つの第２位置検出手段と、上記第２爪部材
に設けられた直線方向へ移動を規制するガイドに両者が
取り付けられるとともに、上記穴の上記所定箇所とは異
なる箇所の内面に両者が接触する２つの第３爪部材と、
上記それぞれの第２爪部材と第３爪部材との間隔を検出
する２つの間隔検出手段と、を備えたことを特徴とする
形状測定装置を要旨としている。

ここで、２つの第１爪部材は、一方を直線方向へ移動を
規制するガイドに設け、他方を固定するよう構成するか
、もしくはその両者を直線方向へ移動を規制するガイド
に設けるよう構成している。

なお上記第１爪部材の一方をガイドに、他方を固定する
ように構成したときは、ガイドに設けた第１爪部材の位
置を検出する１つの第１位置検出手段が必要であり、ま
た上記第１爪部材を両者ともガイドに設けるよう構成し
たときは、それぞれのガイドに設けた第１爪部材の位置
を検出する２つの第１位置検出手段が必要である。なお
後者の場合に第１爪部材の一方を基準として他方の相対
的な位置を検出するようにすれば第１位置検出手段は１
つでよい。

２つの第２爪部材は、上記第１爪部材の設けられたガイ
ド、もしくは他の直線方向へ移動を規制するガイドに設
けられるものである。また第２位置検出手段は上記第２
爪部材の位置を検出するもので、それぞれの位置を検出
する場合は２つ必要であるが、第２爪部材の一方を基準
として他方の相対的な位置を検出する場合は１つでよい
。なお上記第１爪部材、第２爪部材、第３爪部材を摺動
するには、人手により駆動するようなしてもよいし、モ
ータ等により駆動するようなしてもよい。

第１位置検出手段および第２位置検出手段は、例えば、
ガイドに微小間隔で着磁された磁気スケールと磁気パタ
ーンを検出して電気信号に変換するヘッドとを対向させ
て使用することにより、位置の変位量を発生するパルス
として検出することのできる磁気式スケール、もしくは
コイルと可動鉄心とを使用することにより、位置の変位
量を電気信号に変換して検出する差動変圧器（電ｌａ誘
導式スケール）、もしくは光学的に位置座標を計測する
光学式スケール等、各種センサがそうである。

また間隔検出手段は、それぞれの第２爪部材と第３爪部
材との間隔を検出するもので、例えば高周波発概型、静
電容量型、ｖ１１気型の近接センサ等がそうである。

［作用コ 上記の構成を有する本発明の形状測定装置は、ガイドに
取り付けられた１つもしくは２つの第１爪部材がガイド
に沿って摺動し、試料を２つの第１爪部材で外側から接
触するようなされ、その接触したときの第１爪部材の位
置を第１位置検出手段により検出することにより、試料
の全長を測定することができる。

また、ガイドに取り付けられた２つの第２爪部材がガイ
ドに沿って摺動し、試料の穴の所定箇所内面に内側から
接触するようなされ、その接触したときの２つの第２爪
部材の位置を１つもしくは２つの第２位置検出手段によ
り検出することにより、試料の穴の所定箇所の内径とそ
の位置とを測定することができる。

また、第２爪部材に設けたガイドに取り付（プられた２
つの第３爪部材がガイドに沿って摺動し、試料の穴の他
の所定箇所内面に内側から接触するようなされ、その接
触したときのそれぞれの第３爪部材と第２爪部材（穴の
所定箇所内面と接触している第２爪部材）との間隔を２
つの間隔検出手段により検出することにより、試料の穴
の他の所定箇所の内径を測定することができる。

更には、上記測定結果より、穴の第２爪部材のとらえた
所定箇所と第３爪部材のとらえた所定箇所との偏心を測
定することができ、また第２爪部材のとらえた穴の中心
が試料の全長に対するどの位置にあるかを示す試料の部
分を測定することができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面と共に説明する。

第１図は本実施例の形状測定装置の構成を示す正面図で
、第２図（イ）はそのＡ−Ａ端面図、第２図（ロ）はそ
のＢ−８端面図である。

同図において、本実施例の形状測定装置は形状測定装置
本体部１．演算部２．及び測定結果表示部３より構成さ
れている。なお被測定物は自動車用アクスルハウジング
（以下単にハウジングと呼ぶ）４でおり、同図において
は２点破線で示されている。

形状測定装置本体部１は、支柱１０を持ち、該支柱１０
に直線方向へ移動を規制する（雪動軸１１が４個の支持
材１２により取り付けられている。

その摺動軸１１の左寄り部分には第１爪部材１３が摺動
軸１１に沿って摺動可能なようにシリンダ状にして取り
付けられ、一方、上記摺動＠１１の右寄り部分には第１
爪部材１４が上記摺動軸１１に沿って摺動可能なように
シリンダ状にして取り付（ブられている。その第１爪部
材１３．１４はそれぞれの内側方向の面１３ａ、１４ａ
が平らになってあり、ハウジング４にうまく接触するよ
うなされ、その一端には第１磁束応答型ヘッド１５゜１
６がそれぞれ備えである。一方、上記支持材１２には微
小間隔で着磁された２つの第１磁気スケール１７．１８
が、上記第１６ｆ１束応答型ヘッド１５．１６にそれぞ
れ対向するよう取り付けてあり、第１磁束応答型ヘッド
１５．１６で第１磁気スケール１７．１８の磁気パター
ンを検出してパルス信号に変換している。

更に、上記摺動軸１１の中央部分には第２爪部材２０及
び２１が上記摺動軸１１に沿って摺動可能なようにシリ
ンダ状に取り付けられている。その第２爪部材２０．２
１はそれぞれの外側方向の部分２０ａ、２１ａがくさび
形で先の尖った形状をしており、ハウジング４の上面の
穴４ａにうまく接触するようなされている。また、図に
おいて左側の第２爪部材２０には、微小間隔で着磁され
た第２磁気スケール２３が、その第２爪部材２０の長手
方向と垂直になるよう固着されている。一方、石側の第
２爪部材２１には第２磁束応答型ヘッド２４が上記第２
磁気スケール２３に対向するよう取り付けである。

また上記第２爪部材２０．２１には摺動軸２０ｂ、２１
ｂか設りられており、それぞれ第３爪部材３０．３１が
上記摺動軸２０ｂ、２１ｂに摺動可能なようにシリンダ
状にして取り付けられている。その第３爪部材３０．３
１はそれぞれの外側方向の部分３０ａ、３１ａが１字形
の形状を有し、ハウジング４の下面の穴４ｂにうまく接
触するよう、それぞれの外側方向の部分３０ａ、３１ａ
かくざび形で先の尖った形をしている。

なお上記摺動軸２０ｂ、２１ｂには、比較的弾性力の弱
いバネ２００．２１Ｇが設けられ、第２爪部材２０．２
１と第３爪部材３０．３１とが外から力を加えない状態
でそれぞれ密着するようなされている、更に上記第２爪
部材２０．２１には、それぞれ高周波発撮型の近接セン
サ２０ｄ、２１ｄが設けられており、対向する各第３爪
部材３０゜３１との間隔３２．３３を求めている。

一方、３４及び３５はハウジング４の軸の高さを調整す
るための軸決め治具で、３６はハウジング４の上面を水
平にするための平面出し治具である。

また３７は、上記図の左側の第１磁束応答型ヘッド１５
から出力されたパルス信号を計数し、第１ｆｔｉ束応答
型ヘッド１５の最も左側に摺動した基準点よりの移動距
離を示す電気信号を出力する第１信号変換器であり、３
８は、上記図の右側の第１１ａ束応答型ヘッド１６から
出力されたパルス信号を計数し、最も右側に摺動じた基
準点よりの移動距離を示す電気信号を出力する第２信号
変換器であり、３９は、上記第２ｖｉ１束応答型ヘッド
２４から出力されたパルス信号を計数し、左側の第２爪
部材３０と右側の第２爪部月３１との相対的な距離を示
す電気信号を出力する第３信号変換器である。

演算部２は、上記第１信号変換器３７．第２信号変換器
３８．第３信号変換器３９．及び近接センサ２０ｄ、２
１ｄより出力した信号を受けて、ハウジング４の全長、
ハウジング４の上面４ａの穴の内径、ハウジング４の下
面４ｂの穴の内径。

上記それぞれの穴のずれを示す偏心、及び上記上面４ａ
の穴がハウジング４の全長に対するどの位置に振分けら
れているかを示す全長の（厄介を算出するマイクロコン
ピュータで、第３図に示す如く構成されている。

即ち、第３図に示す如く、演算部２は、上記各第１信号
変換器３７．第２信号変換器３８．第３信号変換器３９
．及び各近接センサ２０ｄ、２１ｄからの検出信号を入
力し一時貯えるための入力ポート４０と、この入力ポー
ト４０を介して入力された上記検出信号に基づきハウジ
ング４の全長。

各穴の内径、穴の偏心、及び全長の振分を算出する処理
を実行するセントラルプロセツシングユニット（ＣＰＵ
）４１と、ＣＰＵ４１で該算出処理を実行するのに必要
な制御プログラムやデータが格納されたリードオンリメ
モリ（ＲＯＭ＞４２と、上記算出処理に必要なデータが
一時的に読み書きされるランダムナクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ＞４３と、上記ＣＰＵ４１での算出処理の結果を測定
結果表示部３に出力する出力ボート４４と、上記各部を
結びデータの通路とされるパスライン４５と、上記各部
に電源を供給する電源回路４６とから構成される。

次に上記の如く構成された測定装置の使用方法を説明す
るとともに、必要に応じて、演算部２により実行される
読み込み処理を第４図のフローチャートに基づいて説明
する。なお第３図に示すように入力ポート４０には第１
信号変換器３７．第２信号変換器３８．第３信号変換器
３９．及び近接センサ２０ｄ、２１ｄの検出信号が入力
されるが、上記読み込み処理は入力ポート４０から入力
したことを示す信号がＣＰＵ４１に入力される度に割り
込みにて実行されるものである。

まず各第２爪部材２０．２１と各第３爪部材３０．３１
とが嵌合したものをハウジング４の上面り穴４ａから挿
入する（手順１）。次いで軸決め台具３４．３５及び平
面出し治具３６によりハウジング４の位置決めをする（
手順２）。次いで、各第１爪部材’１３．１４を最も外
側に移動したときの基準位置より内側方向へ人手で摺動
し、ハウジング４の開口部４Ｃに接触させる（手順３）
。

このとき第１信号変換器３７からは、図の左側の沿１爪
部材１３の移動距離を示す電気信号が出力され、人力ボ
ート４０に入力されるので、第４図り読み出しルーチン
が実行される。処理が開始されると、第１信号変換器３
７よりの電気信号を受けたか否かの判断か行なわれる（
１００）。この鳴合、ステップ１００はｒＹＥｓｊと判
断され、上記電気信号を所定値Ｑ１にセットする（１０
１）。この後、本読み込みルーチンはｒＮＥＸＴＪへ夫
【プて終了する。

一方、第２信号変換器３８からは、図の右側の第１爪部
材１４の移動距離を示す電気信号が出力され、入力ポー
ト４０に入力されるので、第４図の読み出しルーチンが
実行される。処理が開始されると、上記ステップ１００
の判断はｒＮＯＪとなり、続いて第２信号変換器３８よ
りの電気信号を受けたか否かの判断が行なわれる（１１
０）。

この場合、ステップ１１０はｒＹＥｓＪと判断され、上
記電気信号を所定値Ω２にセットする（１１１）。この
後、本読み込み処理はｒＮＥＸＴＪへ俵けて終了する。

次いで、各第２爪部材２０．２１を人手で摺動ざぜ互い
に開けてゆく（手順４）。そうすると、やがて各第３爪
部材３０．３１はハウジング４の下面の穴４ｂにその外
側方向の部分３０ａ、３１ａか接触するようになり、摺
動が止められる。一方、各第２爪部材２０．２１は、そ
の後しばらく摺動可能で、やがて各第２爪部材２０．２
１の外側方向の部分２０ａ、２１ａがハウジング４の上
面の穴４ａに接触するようになり、摺動が止められる（
手順５）。このとき第２ｆ１束応答型ヘッド２４よりパ
ルス信号が検出されるとともに、各近接センサ２０ｄ、
２１ｄより、各第２爪部材２０゜２１と各第３爪部材３
０．３１との間隔３２，３３を示す電気信号が検出され
、上記第２磁束応答型ヘッド２４よりのパルス信号信号
は第３信号変換器３９を介して、それぞれ入力ボート４
０に入力される。

そうすると、まず第３信号変換器３９よりの電気信号を
受けて、第４図の読み出しルーチンが実行される。処理
が開始されると、ステップ１００゜ステップ１１０と進
み、続くステップ１２０に移る。上記第３信号変換器３
９よりの信号を受けたか否かの判断が行なわれる（１２
０）。この場合、ステップ１２０はｒＹＥｓＪと判断さ
れ、上記電気信号を所定値Ω３にセットする（１２１＞
。この後、本読み込みルーチンはｒＮＥＸＴＪへ投げて
終了する。

次に、図の左側の近接センサ２０ｄの入力信号を受けて
、第４図の読み出しルーチンが再び実行される。処理が
開始されるとステップ１００．ステップ１１０．ステッ
プ１２０と進み、続くステップ１３０に移る。上記近接
センサ２０ｄよりの信号を受けたか否かの判断が行なわ
れ（１３０）、ｒＹＥｓＪと判断され、上記近接センサ
２０ｄよりの信号を、上記第２爪部材２０と第３爪部材
３０との間隔として所定値ｄ１にセットする（１３０）
。この後ｒＮＥＸＴＪへ扱けて終了する。

次に図の右側の近接センサ２１ｄの入力信号を受けて、
第４図の処理が再び実行される。処理が開始されると、
ステップ１００，１１０，１２０゜１３０と進み、上記
近接センサ２１ｄよりの信号を受【ブたか否かの判断が
行なわれ（１４０）、ｒＹＥＳＪと判断され、上記近接
センサ２１ｄよりの信号を、上記第２爪部材２１と第３
爪部材３１との間隔として所定値ｄ２にセットする（１
４１）。この後ｒＮＥＸＴｊへ扱けて終了する。

以上で、第１信号変換器３７．第２信号変換器３８、第
３信号変換器３９．及び近接センサ２０ｄ、２１ｄの検
出信号がＣＰＵ４１に読み込まれたことになる。なお、
上記手順はほんの一例であり、手順３を手順５の後にく
るようにしてもがまわない。

続いて、この読み込まれたデータを用いて形状測定結果
を表示する測定表示ルーチンを第５図のフローチャート
に従って説明する。処理が開始されると、まず第１１ａ
束応答型ヘッド１５の位置を摺動軸１１の全長の中央部
より距離Ｑ４として計算する（２００）。即ち、上記摺
動軸１１の全長１／２の長さΩ０より前記ステップ１０
１でセットしたΩ１を差し引くことでΩ４を求めること
かできる。続いて、第１磁束応答型ヘッド１６の位置を
１習動Ｉｌｉ［ｈｌｌの仝艮の中央部よりの距離Ω５と
して計算する（２１０＞。即ち、上記ΩＯより前記ステ
ップ１１１でセットしたＱ２を差し引くことでＱ５を求
めることができる。続いて、ハウジング４の全長ΩＡを
、上記算出したＱ４及びＱ５を加えることにより計輝す
る（２２０）。続いて、上面の穴４ａの内径ＱＢを、前
記ステップ１２１でセットしたΩ３を代入することによ
りｉｔ　４する（２３０＞。続いて、下面の穴４ｂの内
径ΩＣを、上記Ω３から前記ステップ１３１でセットし
たｄｌと前記ステップ１４１てセラ１〜したｄ２とを差
し引くことにより計算する（２４０＞。続いて、上記２
つの穴の偏心をＱＤを、上記ｄ１からｄ２を差し引いた
値で表わす（２５０＞。続いて、ハウジング４の全長の
振分をＱＥを、上記Ω４からＱ５を差し引いた値で表わ
す（２６０＞。

続いて、上記求めたＱ！Ａ、ＱＢ、ＱＣ，ＱＤ。

ΩＦが測定結果表示部３において表示されるようＱＡ、
ＱＢ、ＱＣ，ΩＤ、ΩＥを上記測定結果表示部３に出力
する（２７０＞。また、続いて、上記求めたΩＡ、ΩＢ
、ΩＣ，ＱＤ、ＱＥが、予め定めた規格の許容範囲内の
ものであるか否かを判断しく２８０＞　、ステップ２８
０でｒＹＥＳＪ、即ら許容範囲の場合は、このハウジン
グ４が合格製品であるとして「ＯＫ」と表示する（２９
０＞。

一方ステップ２８０でｒＮＯｊの場合は、ｒＮＧｊと表
示する（３００）。以上で本測定表示ルーチンを゛終了
する。

以上本発明の一実施例を詳しく説明してきたが、本実施
例の形状測定装置は、従来のように各種測定工具を駆使
して測定する必要もないので、簡単に素早く測定するこ
とができ、かつ精度の高い測定結果を得ることができる
。特に本実施例においては、ハウジング４を手順に従っ
てセットするだけで、マイクロコンピュータにより自動
的に素早く、正確に測定を行なうことができる。

尚、本実施例においては、１組の第２爪部材２０．２１
．第３爪部材３０，３１．第２磁気スケール２３．第２
磁束応答型ヘッド２４．及び近接センサ２０ｄ、２１ｄ
によってハウジング４の一方向の内径及び偏心を測定す
るようにしているが、更にもう１組の第２爪部材、第３
爪部材、第２磁束応答型ヘッド、及び近接センサを、上
記１組のものに直交するよう備えるように構成してもよ
く、そうすれば他方向の内径及び偏心を測定することも
できる。

なお、上記一実施例においては、第１爪部材１３．１４
．第２爪部材２０．２１を手動により駆動するようなさ
れているが、モータ等により駆動させ、自動的に摺動す
るようなしてもよい。

尚、本発明の形状測定装置は、上記一実施例に何等限定
されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、様
々なる態様で実施しえる。

発明の効果 以上詳述したように本発明の形状測定装置は、穴を有す
る試料の形状を測定する形状測定装置において、直線方
向へ移動を規制するガイドに一方または両者が取り付け
られるとともに、試料に両者が外側から接触する２つの
第１爪部材と、該第１爪部材の位置を検出する１つまた
は２つの第１位置検出手段と、直線方向へ移動を規制す
るガイドに両者が取り付けられるとともに、上記穴の所
定箇所の内面に両者が接触する２つの第２爪部材と、該
第２爪部材の位置を検出する１つまたは２つの第２位置
検出手段と、上記第２爪部材に設けられた直線方向へ移
動を規制するガイドに両者が取り付けられるとともに、
上記穴の上記所定箇所とは異なる箇所の内面に両者が接
触する２つの第３爪部材と、上記それぞれの第２爪部材
と第３爪部材との間隔を検出する２つの間隔検出手段と
、を漏えるようなされているので、簡単に素早く測定す
ることができ、かつ精度の高い測定結果を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の形状測定装置の一実施例
を表わし、 第１図はその実施例の構成を示す正面図、第２図（イ）
はそのＡ−Ａ端面図、第２図（ロ）はそのＢ−８端面図
、第３図は演輝部２を示す概略ブロック図、第４図は上
記演算部２のＣＰＵにて実行される読み込みルーチンを
示すフローチャート、第５図は同じ＜ｃｐｕにて実行さ
れる測定表示ルーチンを示すフローチャート、 第６図（イ〉は自動車用アクスルハウジングの測定部分
を示す平面図、第６図（ロ）はそのＣ−Ｃ断面図である
。 ４・・・自動車用アクスルハウジング １１、　２０ｂ、　　２１ｂ　・・・ＩＪ　動り１ガ１
３．１４・・・第１爪部材 １５．１６・・・第１磁束応答型ヘッド１７．１８・・
・第１磁気スケール ２０．２１・・・第２爪部材 ２３・・・第２磁気スケール ２４・・・第２１ａ束応答型ヘッド ３０．３１・・・第３爪部材 ２０ｄ、２１ｄ・・・近接センサ ３７・・・第１信号変換器 ３８・・・第２信号変換器 ３９・・・第３信号変換器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　穴を有する試料の形状を測定する形状測定装置にお
   いて、 直線方向へ移動を規制するガイドに一方または両者が取
   り付けられるとともに、試料に両者が外側から接触する
   ２つの第１爪部材と、 該第１爪部材の位置を検出する１つまたは２つの第１位
   置検出手段と、 直線方向へ移動を規制するガイドに両者が取り付けられ
   るとともに、上記穴の所定箇所の内面に両者が接触する
   ２つの第２爪部材と、 該第２爪部材の位置を検出する１つまたは２つの第２位
   置検出手段と、 上記第２爪部材に設けられた直線方向へ移動を規制する
   ガイドに両者が取り付けられるとともに、上記穴の上記
   所定箇所とは異なる箇所の内面に両者が接触する２つの
   第３爪部材と、 上記それぞれの第２爪部材と第３爪部材との間隔を検出
   する２つの間隔検出手段と、 を備えたことを特徴とする形状測定装置。 ２　上記試料が自動車用アクスルハウジングである特許
   請求の範囲第１項記載の形状測定装置。