JPWO2006008891A1 - 真円度測定装置 - Google Patents

Abstract

解決しようとする問題点は、手動タイプの真円度測定装置から自動タイプの真円度測定装置に買い換える際の費用の問題、真円度測定装置のメンテナンスやオーバーホール等の修理時間、修理の際の交換部品のコスト等の問題を解消することである。本発明は、被測定物の周面の状態を測定する計測装置、前記計測装置上の被測定物の心ずれと傾きを調整できる円柱状の測定台、前記測定台の測定データを処理するコンピュータ演算処理装置からなる手動タイプの真円度測定装置において、前記測定台の内部にハンドルを含む駆動ユニット、前記駆動ユニットに接続するモータユニットからなる自動ユニット部と、前記自動ユニット部を制御する基板を設けることにより自動タイプに変更できるようにしたことを特徴とする真円度測定装置の構成とした。

Description

本発明は、円柱状の被測定物の真円度を計測することができる真円度測定装置において手動タイプの装置から自動タイプの装置に容易に改装可能な真円度測定装置に関する発明である。

真円度測定装置は、円柱状の被測定物の断面の真円、真円からの狂いを精密に計測する装置で、被測定物の中心を回転中心に合わせる心ずれ調節機構と、被測定物の回転軸に対する傾きを調節する傾き調節機構とを備えている。真円度測定装置は、低価格の手動タイプと、高機能のモータ駆動方式による自動タイプの２種類がある。
特開２００１−２０１３４０号公報にある「真円度測定装置」は自動タイプの装置であり、真円度を測定すべき周面を持つ被測定物を載置する載物台と、前記被測定物の周面の変位を検出する変位検出手段と、この変位検出手段が前記被測定物の周面に沿って変位を検出し前記載置台又は前記変位検出手段を回転駆動する回転駆動手段と、前記載物台を前記回転駆動手段の回転軸に対して直交する面内で移動させる心ずれ調節用モータを含みこのモータの駆動によって前記被測定物の心ずれ量を調節する心ずれ調節手段等を備えたことを特徴とする真円度測定装置である。
しかしながら、自動タイプの真円度測定装置は高価であり、また手動タイプから自動タイプの真円度測定装置を買い換え購入するためには、買い換え費用が膨大に膨らむという問題がある。
手動タイプの真円度測定装置は、図９に示したように、被測定物（図示せず）の測定台となるテーブル２ｂの左右側面に対し手動ユニット１３、１４をそれぞれ備え、ハンドル１３ａ、１４ａを手で回すことで前記被測定物の中心位置や傾きをその都度調節し、心ずれ調節や傾き調節がすべて終わった時に真円度等の測定が可能となる。
ハンドル１３ａ、１４ａは、前記ハンドル１３ａ、１４ａの軸となる主軸１３ｂ、１４ｂを設け、ハンドル１３ａ、１４ａを回すと主軸１３ｂ、１４ｂも同時に回転する仕組みである。なお、ハンドルブラケット１３ｃ、１４ｃ内部にはベアリング１３ｄ、１４ｄ及びケレピン１３ｅ、１４ｅが収納されている。
解決しようとする問題点は、手動タイプの真円度測定装置から自動タイプの真円度測定装置に買い換える際の費用の問題、真円度測定装置のメンテナンスやオーバーホール等の修理時間、修理の際の交換部品のコスト等の問題がある。

本発明は、上記の課題を解決するために、被測定物３の周面の状態を測定する計測装置１ａ、前記計測装置１ａ上の被測定物３の心ずれと傾きを調整する円柱状の測定台２、前記測定台２の測定データを処理するコンピュータ演算処理装置１ｂからなる真円度測定装置において、前記測定台２の内部にハンドルを含む駆動ユニット５ａ、前記駆動ユニット５ａに接続するモータユニット６、７からなる自動ユニット部４、５と、前記自動ユニット部４、５を制御する基板９を設けることにより自動タイプに変更できるようにしたことを特徴とする真円度測定装置の構成とした。

図１は本発明である真円度測定装置の全体斜視図、図２は本発明である真円度測定装置の測定時の全体斜視図、図３は本発明である真円度測定装置の測定台のＢ−Ｂ縦断面図、図４は本発明である真円度測定装置の測定台のＣ−Ｃ横断面図、図５は本発明である真円度測定装置の測定台のＤ−Ｄ縦断面図、図６は本発明である真円度測定装置を構成する測定台内部にある自動ユニット部のＥ縦断面拡大図、図７は本発明である真円度測定装置のモータ切替基板のブロック図、図８は本発明である真円度測定装置のフローチャート、図９は従来の発明である手動式の真円度測定装置のテーブル上部の縦断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明である真円度測定装置について詳細に説明する。
図１は本発明である真円度測定装置の全体斜視図、図２は本発明である真円度測定装置の測定時の全体斜視図、図３は本発明である真円度測定装置の測定台のＢ−Ｂ縦断面図である。
図１は、自動式のユニットを組み込んだ自動タイプの真円度測定装置１である。図１から図３に示したように、本発明である真円度測定装置１は、被測定物３の周面の状態を測定する計測装置１ａ、前記計測装置１ａ上の被測定物３の心ずれと傾きを調整できる円柱状の測定台２、前記測定台２の測定データを処理するコンピュータ演算処理装置１ｂからなる真円度測定装置において、前記測定台２の内部に着脱容易な、ハンドル４ｂ、５ｂを含む駆動ユニット４ａ、５ａ、前記駆動ユニット４ａ、５ａに接続するモータユニット６、７からなる自動ユニット部４、５と、前記自動ユニット部４、５を制御する基板９を交換手段であるフローチャート１２の手順に従って設けることにより自動タイプに変更できるようにしたことを特徴とする真円度測定装置の構成とした。なお、基台１ｃは操作部１ｉを設け、前記コンピューター演算処理装置１ｂと接続すると共に計測装置１ａ及び測定台２を制御することができる。
計測装置１ａは、支持部１ｄ、移動式アーム１ｅ及び検出器１ｆからなり、前記支持部１ｄは移動式アーム１ｅを支え、移動式アーム１ｅが支持部１ｄに沿って上下に移動する。移動式アーム１ｅの先端は検出器１ｆを設けた。移動式アーム１ｅの高さを決め移動式アーム１ｅを左右にスライドすることで、検出器１ｆの位置を調整できる。
測定台２は、円柱状の台であり、モータユニット等で自動的に回転する。測定台２の周面には、本発明によって交換した心ずれ機構側（Ｃ）の２つのハンドル５ｂと、水平方向の傾き調節機構側（Ｔ）のハンドル４ｂを２つ設けている。測定台２のＡ−Ａ矢印方向となる内部構造は図３以降で詳細を説明する。
コンピュータ演算処理装置１ｂは、測定台２全体の制御や、真円度を測定した結果を出力表示するディスプレイ１ｇと、測定結果を紙等に印字するプリンタ１ｈ等を備えている。
計測装置１ａが測定した測定データは、コンピュータ演算処理装置１ｂの記憶装置（メモリ）に取り込み、中央処理演算装置（ＣＰＵ）で演算し、前記演算結果をディスプレイ１ｇに表示し、表示した測定結果をプリンタで出力する仕組みである。
即ち、真円度測定装置１は、基台１ｃ上に設けた支持部１ｄに沿って移動式アーム１ｅが移動し、前記移動式アーム１ｅの先端に設けた検出器１ｆが被測定物３の周面の状態を測定する計測装置１ａと、中心の位置を調整するハンドル５ｂ及び水平の傾きを調整するハンドル４ｂを備えたユニットを取り付け、モータ８により回転する略円柱状の測定台２と、測定データを処理するコンピュータ演算処理装置１ｂとからなり、被測定物３を載せた前記測定台２が回転しながら前記計測装置１ａが被測定物３の真円度を測定し、前記コンピュータ演算処理装置１ｂが結果を表示する装置である。
図２に示したように、測定台２の上に円柱状の被測定物３を載せることで、計測装置１ａの検出器１ｆにより被測定物３の真円度を測定することができる。具体的には、測定台２を回転させながら被測定物３の周面面を検出器１ｆでなぞり、周面面の凹凸を測定する。そのために、被測定物３は被測定物３の中心を測定台２の回転軸の中心に合わせ垂直になるように置く。
被測定物３が測定台２の中心の位置からずれている場合、又は傾いている場合は、検出器１ｆの測定可能範囲を超えたオーバースケールの状態となる。特に、高感度の測定を行う場合は測定可能な範囲が狭まるため、心ずれや傾きを予め調整する。
測定結果は、最初の測定データを元に、コンピュータ演算処理装置１ｂの中央処理装置が中心の位置及び傾きを計算し、比較検討した結果をモニターに表示できる。次に、図３で本発明である真円度測定装置１の中心となる自動ユニット部４、５の詳細を説明する。
図３に示したように測定台２は、テーブル２ａ及び、回転動力部（図示せず）、そして前記測定台２の内部に複数のハンドル等を備え、テーブル２ａの中心方向に自動ユニット部４、５を備えたことを特徴とする。
自動ユニット部４、５は、駆動ユニット４ａ、５ａと、前記駆動ユニット４ａ、５ａに接続したモータユニット６、７、前記モータユニット６、７を制御する基板９等を設けたことを特徴とする。
テーブル２ａの下部には、自動ユニット部４、５の配線等を収納する管１０ｂを設け、前記管１０ｂはスリップリング１０ｃまで延びている。なお回転動力部は、テーブル２ａを回転させる動力を発生する。
テーブル２ａは、本体の座１０の下部に自動ユニット部４、５又は手動ユニット１３、１４を設けたことを示す。座１０は、テーブル２ａの本体の内部にあり、テーブル２ａの中心の位置や傾きを調節でき、図３の右側に示したように自動ユニット部４は、水平方向の傾きを調節する調節機構（ＴＹ）、左側にある自動ユニット部５は、水平方向の位置を調節する調節機構（ＣＹ）を備えている。
なお、垂直方向の傾きを調節する調節機構（ＴＸ）は手前側に設け、水平方向の位置を調節する調節機構（ＣＸ）は奥側に設けた。また基板９は支持台１０ｄの側面に取り付けることができればよい。次に、前記駆動ユニット４ａ、５ａと、前記モータユニット６、７の詳細について説明をする。
本発明を構成する自動ユニット部４は、複数の（１）駆動ユニット４ａと、前記（１）駆動ユニット４ａと連結した（２）モータユニット６からなることを特徴とする。
駆動ユニット４ａは、ハンドル４ｂ、前記ハンドル４ｂの中心軸に連結した主軸４ｃ、主軸４ｃの上部をＬ字状に覆うハンドルブラケット４ｄ、前記主軸４ｃとハンドルブラケット４ｄの結合するベアリング４ｅ、主軸４ｃの先端に設けると共に、周面面に凹凸面を有し、突出した複数のケレピン４ｆを備えたプーリー４ｇからなる。
一方のモータユニット６は筒状の装置であり、駆動ユニット４ａのプーリー４ｇから延びたベルト６ｂに連結するプーリー６ａと、プーリー６ａを減速する減速機６ｄ、モータ６ｅ、そしてエンコーダ６ｆ等からなる。
同様に、自動ユニット部５は、ハンドル５ｂ、主軸５ｃ、ハンドルブラケット５ｄ、ベアリング５ｅ、ケレピン５ｆ、プーリー５ｇ、モータユニット７、プーリー７ａ、ベルト７ｂ、モータコネクタ７ｃ、減速機７ｄ、モータ７ｅ、エンコーダ７ｆ等からなる。次に図４から図６で、前記自動ユニット部４、５を取付を行う位置について、各断面図を用いて説明する。
図４は本発明である真円度測定装置の測定台のＣ−Ｃ横断面図、図５は本発明である真円度測定装置の測定台のＤ−Ｄ縦断面図、図６は本発明である真円度測定装置を構成する測定台内部にある自動ユニット部のＥ縦断面拡大図である。
図４はＣ−Ｃ横断面図は、図３のハンドル４ｂ、５ｂの近傍に示したＣ−Ｃ矢印に沿って底部から、測定台２を見た図である。なお、自動ユニット部４、５を制御するために、支持台１０ｄの右斜め上部の位置で基板９を取り付けることができる。支持台１０ｄとは凹状の部材で、前記支持台１０ｄをネジ等によって簡単に取り付けることができる。
そして座１０の左右両側面は、上側の自動ユニット部４（ＴＸ）と右側の自動ユニット部４（ＴＹ）の間の位置にモータユニット６、７の動作を制御するため、各モータユニット６、７から延びたモータコネクタ６ｃ、７ｃを前記基板９まで接続する仕組みである。
また基板９は、回転動力部のスリップリング１０ｃから延びたコネクタ（図示せず）が接続されており、モータユニット６、７に電源を供給し、操作部１ｉやコンピュータ演算処理装置１ｂと情報のやり取りを行うことができる。
図５は、図４に示した測定台２の右側の自動ユニット部４（ＴＸ）の側から見た図であり、右側には自動ユニット部４（ＴＹ）、左側に自動ユニット部５（ＣＹ）を設けたことを示す。自動ユニット部４の構成は、ハンドル４ｂ、５ｂ等からなる駆動ユニット４ａ、５ａと、モータユニット６、７からなる。
モータユニット６でハンドル４ｂを回転するには、モータユニット６のプーリー６ａにベルト６ｂの端を掛け、前記ベルト６ｂの他端に対し主軸４ｃの先端に設けたプーリー４ｇを掛ければよい。
図５に示した駆動ユニット４ａを構成する主軸４ｃは、ハンドル４ｂの回転を調節する機構で、主軸４ｃによって複数の可動部材１０ａまで伝達できる軸である。ハンドル４ｂを回転させることで、予めバネ等（図示せず）によって押圧されたガイド１０ｅが、内部に回動可能な硬球を設けた可動部材１０ａの位置を容易にずらし、座１０から、テーブル２ａまで傾きを容易に変更することができる。
図６は本発明である真円度測定装置構成する自動ユニット部４の内部構造を示した。なお自動ユニット部５の内部構造も同一とする。自動ユニット部４は、駆動ユニット４ａとモータユニット６とからなる。
駆動ユニット４ａは、ハンドル４ｂ、主軸４ｃ、ハンドルブラケット４ｄ、ベアリング４ｅ、ケレピン４ｆ、プーリー４ｇとからなり、ハンドル４ｂの付いた主軸４ｃがハンドルブラケット４ｄの中から突出し、測定台２のテーブル２ａからハンドルブラケット４ｄごと着脱できるよう設けている。
ハンドル４ｂは、正面が略円柱状の形状であり、滑り止め凹凸を前記ハンドル４ｂの周面に設けている。なおハンドル４ｂは主軸４ｃに接続している。ハンドルブラケット４ｄは前記ハンドル４ｂを固定するための枠体であり、内部にベアリング４ｅ、ケレピン４ｆ、プーリー４ｇを収納している。
ベアリング４ｅは、主軸４ｃの抜けを防止すると共に、主軸４ｃをハンドルブラケット４ｄ内に固定するための軸受けである。ベアリング４ｅにより主軸４ｃが回転する。またケレピン４ｆは、自動ユニット部４をテーブル２ａに接続したときに、自動ユニット部４が外れないように固定する部材である。接続の際はケレピン用穴にケレピン４ｆを合わせて取り付けることができる。
プーリー４ｇは、主軸４ｃに取り付けられた滑車で、主軸４ｃと共に回転する。プーリー４ｇの中心は主軸４ｃが通っており、側面にはベルト６ｂを掛ける凹凸を設けている。次に前記自動ユニット部４を構成するモータユニット６の詳細を説明する。
一方、モータユニット６は、前記モータ６ｅは、モータコネクタ６ｃまで配線を設けており、プーリー６ａは、前記プーリー４ｇと同一の構造であり、中心にモータユニット６の回転軸が通っており、周面にベルト６ｂを掛けるための凹凸を設けていることを特徴とする。
また駆動ユニット４ａのプーリー４ｇから延びたベルト６ｂを前記凹凸に掛け、モータユニット６の回転軸に取り付けられた滑車で、モータユニット６と共に回転する仕組みである。前記ベルト６ｂは、クロロプレンゴム等のように合成ゴムからなる。
そしてモータコネクタ６ｃはエンコーダ６ｆに接続し、先端を基板９に接続する。基板９からモータユニット６を動かすための電源を供給したり、モータユニット６の動作を制御できる。
エンコーダ６ｆは、信号を符号化する装置であり、モータユニット６の下部に取り付けられ、モータユニット６の動作を制御する。調整中はモータユニット６に電源を供給しつつ、回転による調整量を検出し、調整すべき値に達したらモータユニット６の回転を止める。
なお、前記エンコーダ６ｆに接続した減速機６ｄ及びモータ６ｅは市販品であるため詳細な説明を省略する。次に前記モータユニット６への切り替えを行う基板９の内部を構成するブロック図（１１）の詳細を説明する
図７は、本発明である真円度測定装置のモータ切替基板のブロック図である。ブロック図１１に示すように、基板９内には、モータ信号切換回路１１ａ、エンコーダ信号切換回路１１ｂ及び切換制御１１ｃの電子回路がある。
モータ信号切換回路１１ａは、操作部１ｉ又はコンピュータ演算処理装置１ｂからモータ信号を受けて、モータ及びエンコーダ１１ｄ（ＣＸ）、モータ及びエンコーダ１１ｅ（ＣＹ）、モータ及びエンコーダ１１ｆ（ＴＸ）及びモータ及びエンコーダ１１ｇ（ＴＹ）の各モータに対して動作させる又は停止させる命令を出す。
エンコーダ信号切換回路１１ｂは、モータ及びエンコーダ１１ｄ（ＣＸ）、モータ及びエンコーダ１１ｅ（ＣＹ）、モータ及びエンコーダ１１ｆ（ＴＸ）及びモータ及びエンコーダ１１ｇ（ＴＹ）の各エンコーダから調整量を検出し、操作部１ｉ又はコンピュータ演算処理装置１ｂに対してエンコーダ信号を送る。
切換制御１１ｃは、操作部１ｉ又はコンピュータ演算処理装置１ｂからの軸切換信号を受けて、動作させる対象の変更を指示する。中心位置の調整を垂直方向から水平方向に切り替える場合は、モータ信号切換回路１１ａに指示を出し、モータ及びエンコーダ１１ｄ（ＣＸ）を停止し、モータ及びエンコーダ１１ｅ（ＣＹ）を動作させる。
また、エンコーダ信号切換回路１１ｂにも指示を出し、モータ及びエンコーダ１１ｄ（ＣＸ）から調整量を検出するのを止め、モータ及びエンコーダ１１ｅ（ＣＹ）から調整量を検出するように変更する。
同様に、傾きの調整を水平方向から垂直方向に切り替える場合は、モータ及びエンコーダ１１ｇ（ＴＹ）を停止し、モータ及びエンコーダ１１ｆ（ＴＸ）を動作させると共に、モータ及びエンコーダ１１ｇ（ＴＹ）から調整量を検出するのを止め、モータ及びエンコーダ１１ｆ（ＴＸ）から調整量を検出するように変更する。
次に図８では、本発明である真円度測定装置において、従来の手動タイプの真円度測定装置に自動式のユニット（図示せず）を組み込むまでの流れを示したフローチャートの詳細を説明する。
図８に示したのは、手動タイプの真円度測定装置を構成する前記測定台に自動ユニット部４、５を設けることで本発明を構成する自動タイプの真円度測定装置１に変更できる交換手段を示したフローチャート１２である。手動タイプの真円度測定装置は、交換手段を構成するフローチャート１２によって自動ユニット部４、５に変更できることを特徴とする。
フローチャート１２は、スタートから始まり、ハンドル及びカバーの取外し１２ａ、手動ユニット取外し１２ｂ、自動ユニット取付け１２ｃ、基板取付け１２ｄ、コネクタ接続１２ｅ、ハンドル及びカバーの取外し１２ｆ、エンドの各工程からなる。なお、手動タイプの真円度測定装置に本発明を構成する自動ユニット部４、５を取り付ける場合、予め自動ユニット部４、５と、手動ユニット１３、１４の寸法は同一とする。
図８に示したように本発明を構成するハンドル及びカバーの取外し１２ａ工程とは、図９に示した手動タイプの真円度測定装置に取り付けられていた従来のハンドル１３ａ及びカバー（図示せず）を取り外すことである。
そして次の工程である手動ユニット取外し１２ｂの工程は、手動ユニット１３、１４を４つ共すべて取り外す。次に自動タイプの真円度測定装置１に変更する自動ユニット取付け１２ｃ工程を行う。
自動ユニット取付け１２ｃの工程とは、新たに設けた自動ユニット部４、５を構成するモータユニット６、７や、前記自動ユニット４、５を構成する駆動ユニット４ａ、５ａを取り付けることである。以上の自動ユニット取付け１２ｃ工程が終了した後に、前記自動ユニット部４、５を制御するための基板取付け１２ｄ工程となる。
基板取付け１２ｄ工程の際、コネクタ接続１２ｅ工程も同時に行うものとする。コネクタ接続１２ｅは、基板９に駆動ユニット４ａ、５ａ等を構成するモータコネクタ６ｃ、７ｃ等をそれぞれを基板９まで接続することである。
なお、モータユニット６、７の電源は、基板９を経て外部から得ることができる。そして、コネクタ接続１２ｅ工程を経た後、再度ハンドル及びカバーの取付け１２ｆを行うことで完了となり、本発明である手動タイプの真円度測定装置から自動タイプの真円度測定装置１へと変更できる。
また、真円度測定装置１の基板９は、バージョンアップ品として適宜交換できる。よって、最初は手動ユニット１３、１４で購入した場合でも、後から自動ユニット部４、５及び基板９を取り付ければ、手動タイプの真円度測定装置１を自動タイプの真円度測定装置として容易に変更することができる。

本発明は、以上の構成であるから以下の効果が得ることができる。
第１に、手動タイプの真円度測定装置から従来の手動ユニットを取り外し、新たな自動ユニット部を取付交換できるため、真円度測定装置の買換コストを削減でき、購入時の目的に合わせ、無駄がなく、最適な材料を持った装置を選択することができる。よって、購入時の目的に合わせ、無駄がなく、最適な機能をもった真円度測定装置を選択することができる。
第２に手動タイプに自動タイプの自動ユニット部を設けたため、手動タイプから自動タイプに変更した真円度測定装置の方が部品数が少なくてよく、内部構造がシンプルになるために、メンテナンス等を容易に行うことができる。
第３に手動タイプでは被測定物の計測に対し、熟練工等のように習熟度を要していたが、簡単に自動タイプにできるため自動タイプに変更時の手間と費用の軽減が図れる。また、自動タイプに変更後は、真円の計測に熟練工のように習熟度を要さなくてもよい。

Claims (1)

1. 被測定物の周面の状態を測定する計測装置、前記計測装置上の被測定物の心ずれと傾きを調整できる円柱状の測定台、前記測定台の測定データを処理するコンピュータ演算処理装置からなる手動タイプの真円度測定装置において、前記測定台の内部にハンドルを含む駆動ユニット、前記駆動ユニットに接続するモータユニットからなる自動ユニット部と、前記自動ユニット部を制御する基板を設けることにより自動タイプに変更できるようにしたことを特徴とする真円度測定装置。

Images