(57)【要約】【課題】センサーに加わる衝撃を吸収することができるワーク硬度センサーを提供することを課題とする。【解決手段】ワーク硬度センサー１８は、ベース部材７８と、このベース部材７８に設けられている複数のガイド筒７９、７９と、これらのガイド筒７９、７９に摺動自在に設けられはすば歯車１４に向かって延びている複数のシャフト８１、８１と、これらのシャフト８１、８１に接続されているフォルダー８２と、このフォルダー８２とベース部材７８の間に設けられフォルダー８２に加わった衝撃を吸収する衝撃吸収機構としてのコイルばね８３とを備えている。【効果】センサーがワークに接触してもセンサーに加わる衝撃を衝撃吸収機構が吸収するので、センサーの破損、衝撃による取得データの乱れを防止することができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材に設けられている複数のガイド筒と、
これらのガイド筒に摺動自在に設けられワークに向かって延びている複数のシャフトと、
これらのシャフトに接続され前記ワークに対向する略コの字形状の鉄心と、
この鉄心と前記ベース部材の間に設けられ前記鉄心に加わった衝撃を吸収する衝撃吸収機構と、
前記鉄心に設けられ前記ワークに向かって延びており先端が楔型断面形状を呈する検出コイル支持体と、
この検出コイル支持体の先端に設けられ前記ワークに発生する渦電流による磁界の変化を検出する検出コイルと、
前記鉄心に設けられ前記ワークを励磁する励磁コイルと、からなることを特徴とするワーク硬度センサー。
【請求項２】
前記鉄心はフォルダーに支持され、このフォルダーと前記ベース部材との間に前記衝撃吸収機構が設けられていることを特徴とする請求項１記載のワーク硬度センサー。
【請求項３】
前記衝撃吸収機構は、コイルばね、弾性樹脂、板ばね又は皿ばねからなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のワーク硬度センサー。
【請求項４】
前記弾性樹脂は、ウレタン又はゴムであることを特徴とする請求項３記載のワーク硬度センサー。
【請求項５】
前記衝撃吸収機構は、前記シャフト及び前記ガイド筒を囲うように設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のワーク硬度センサー。
【請求項６】
前記衝撃吸収機構は、前記ガイド筒に収納されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のワーク硬度センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの表面近傍の硬度を計測するワーク硬度センサーの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面処理が施されたワークの表面近傍の硬度を非破壊で計測する技術が知られている（例えば、特許文献１（図２、図３）参照。）。
【０００３】
特許文献１の技術を図面に基づいて以下に説明する。
図１７（ａ）に示すように、表面処理が施された円柱ワーク１０１に、励磁コイル１０２と検出コイル１０３を隣接して配置する。次に、励磁コイル１０２に交流電源１０４から交流電圧（励磁電圧）を印加する。すると、円柱ワーク１０１の表層に渦電流が発生する。この渦電流により検出コイル１０３に交流電流が発生する。この発生した交流電流の電圧（検出電圧）を測定装置１０５で計測する。励磁電圧と検出電圧との相関を（ｃ）で説明する。
【０００４】
（ｃ）は横軸が時間軸で縦軸が電圧であるグラフであり、正弦波Ｖ１が励磁電圧曲線であるときに、検出電圧は正弦波Ｖ２で表される。正弦波Ｖ１と正弦波Ｖ２の位相差をΦと定義する。
（ｂ）で、ｃｏｓΦで表されるＸ値は浸炭深さと良好な相関関係があり、ｓｉｎΦで表されるＹ値は表面硬さに良好な相関関係がある。
【０００５】
浸炭深さや表面硬さが変化すると、Φの大きさやＶ２の高さが変化する。そこで、ｃｏｓΦやｓｉｎΦを計測で求めることにより、そのときの浸炭深さや表面硬さを特定することができる。
【０００６】
ところで、機械要素の一つである歯車は、高い強度が求められる。強度を高める手法として、浸炭処理法が広く採用されている。そして、歯車では表面近傍の硬度が重要であり、特に歯底の硬度を全数計測することが望ましい。
しかしながら、特許文献１では、円柱ワーク１０１の外周面を計測する原理が開示されているものの、歯車の歯底のようなワークの特定箇所を計測する具体的な構成となっていない。また、センサーはワークの表面に接近させる必要があり、センサーがワークに接触した場合には、センサーに衝撃が加わり、破損や取得データの乱れが発生する虞がある。すなわち、センサーに加わる衝撃を吸収することができるワーク硬度センサーが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１０８８７３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、センサーに加わる衝撃を吸収することができるワーク硬度センサーを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、ベース部材に設けられている複数のガイド筒と、これらのガイド筒に摺動自在に設けられワークに向かって延びている複数のシャフトと、これらのシャフトに接続され前記ワークに対向する略コの字形状の鉄心と、この鉄心と前記ベース部材の間に設けられ前記鉄心に加わった衝撃を吸収する衝撃吸収機構と、前記鉄心に設けられ前記ワークに向かって延びており先端が楔型断面形状を呈する検出コイル支持体と、この検出コイル支持体の先端に設けられ前記ワークに発生する渦電流による磁界の変化を検出する検出コイルと、前記鉄心に設けられ前記ワークを励磁する励磁コイルと、からなることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明では、鉄心はフォルダーに支持され、このフォルダーとベース部材との間に衝撃吸収機構が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明では、衝撃吸収機構は、コイルばね、弾性樹脂、板ばね又は皿ばねからなることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明では、弾性樹脂は、ウレタン又はゴムであることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明では、衝撃吸収機構は、シャフト及びガイド筒を囲うように設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明では、衝撃吸収機構は、ガイド筒に収納されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明では、ワーク硬度センサーは、鉄心とベース部材の間に設けられ鉄心に加わった衝撃を吸収する衝撃吸収機構を備えている。センサーがワークに接触してもセンサーに加わる衝撃を衝撃吸収機構が吸収するので、センサーの破損、衝撃による取得データの乱れを防止することができる。この結果、センサーの修理に掛かる工数を軽減させることができる。加えて、取得データの信頼性の向上を図ることができる。
【００１６】
請求項２に係る発明では、鉄心はフォルダーに支持され、このフォルダーとベース部材との間に衝撃吸収機構が設けられている。鉄心をフォルダーに傾けて配置する等、鉄心の配置に自由度をもたせるので、傘歯車のように歯底が傾いていても対応することができる。
【００１７】
請求項３に係る発明では、衝撃吸収機構は、コイルばね、弾性樹脂、板ばね又は皿ばねからなる。衝撃吸収機構を簡易な構造で作製するので、装置のコストを低減することができる。
【００１８】
請求項４に係る発明では、弾性樹脂は、ウレタン又はゴムである。衝撃吸収機構を安価な材料で作製するので、装置のコストをいっそう低減することができる。
【００１９】
請求項５に係る発明では、衝撃吸収機構は、シャフト及びガイド筒を囲うように設けられている。衝撃吸収機構の配置場所をシャフト及びガイド筒と共通にするので、スペースをとらず、衝撃吸収機構のコンパクト化を図ることができる。
【００２０】
請求項６に係る発明では、衝撃吸収機構は、ガイド筒に収納されている。外部からは衝撃吸収機構が見えず、外観がシンプルになるので、外観性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るワーク硬度計測装置の構成図である。
【図２】図１の２矢視図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】ショックアブソーバを説明する図である。
【図５】ワーク支持機構を説明する図である。
【図６】センサー回転機構を説明する図である。
【図７】センサー部の拡大図である。
【図８】図７の８線断面図である。
【図９】図７の９線断面図である。
【図１０】ワーク硬度計測装置の作用説明図である。
【図１１】ワーク硬度センサーの作用説明図である。
【図１２】本発明に係る実施例２のワーク硬度センサーの構成図である。
【図１３】本発明に係る実施例３のワーク硬度センサーの構成図である。
【図１４】本発明に係る実施例４のワーク硬度センサーの構成図である。
【図１５】本発明に係る実施例５のワーク硬度センサーの構成図である。
【図１６】本発明に係る実施例６のワーク硬度センサーの構成図である。
【図１７】従来の技術の基本原理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例１】
【００２３】
先ず、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、ワーク硬度計測装置１０は、床１１と、この床１１に絶縁ゴム１２を介して支持されているベースプレート１３と、このベースプレート１３に設けられワーク１４の軸廻りに回転する回転軸１５を備えている回転機構１６と、回転軸１５に設けられワーク１４を支持するワーク支持機構１７と、このワーク支持機構１７で支持されたワーク１４に臨むように設けられワーク１４の表面近傍の硬度を検出するワーク硬度センサー１８と、このワーク硬度センサー１８で検出された情報を取得して硬度に換算する硬度換算部２１と、この換算された情報を表示記録する表示記録部２２と、ベースプレート１３にＬ字支持部材２３を介して設けられワーク硬度センサー１８をワーク１４に進退するセンサー進退機構２４とからなる。
【００２４】
図２に示されるように、ワーク１４をワーク１４の軸に沿って移動させる第１スライド機構２５と、ワーク１４をワーク硬度センサー１８に向かって移動させる第２スライド機構２６とからなる２つのスライド機構を介して回転機構１６がベースプレート１３に設けられている。
【００２５】
第１スライド機構２５は、ベースプレート１３に設けられている縦板２７と、この縦板２７に設けられている２本の縦レール２８、２８と、この縦レール２８、２８にスライド自在に設けられている縦スライダー２９、２９と、縦スライダ２９、２９ーに設けられている縦移動プレート３１とからなる。
【００２６】
第２スライド機構２６は、縦移動プレート３１に設けられている横板３２と、この横板３２に設けられている２本の横レール３３、３３と、この横レール３３、３３にスライド自在に設けられている横スライダー３４、３４と、これらの横スライダー３４、３４に設けられている横移動プレート３５とからなる。
【００２７】
図１に戻って、第２スライド機構２６は、床１１に上下方向の衝撃を吸収するショックアブソーバ３６を介して設けられている。
また、ワーク硬度センサー１８とセンサー進退機構２４との間に、ワーク１４の軸に直交する軸廻りに回転するセンサー回転機構４１が介在している。センサー進退機構２４の進退スライダー４２に固定部材４３が設けられ、この固定部材４３にセンサー回転機構４１が設けられている。
【００２８】
また、符号４４は、交流電源を示す。交流電源４４で励磁コイル（詳細後述）を印加する。また、符号４５は、回転機構１６、ワーク支持機構１７及びセンサー進退機構２４を制御する制御部である。
【００２９】
図２に戻って、第１スライド機構２５の縦板２７が固定されているベースプレート１３に、上下方向に高さ表示用の目盛り４６が設けられている。横板３２に目盛り４６を指し示す指示部材４７が設けられている。
【００３０】
第２スライダー２６には、横移動プレート３５の移動をロックする横ロックレバー４８が設けられている。横移動プレート３５にボルト４９を介して、回転機構１６が設けられている。
【００３１】
図３に示されるように、第１スライド機構２５には、縦板２７に設けられている支持板５１、５１と、この支持板５１、５１の上端に設けられているハンドル支持部材５２と、ハンドル支持部材に回転自在に支持されているハンドル５３と、このハンドル５３に接続されている長ねじ５４と、縦移動プレート３１に設けられ長ねじ５４に噛み合っているナット部５５と、ハンドル５３をロックするハンドルロックレバー５６とが備えられている。
ハンドルロックレバー５６を開くことで、ハンドル５３を回し、縦移動プレート３１を上下に移動させることができる。ハンドルロックレバー５６を閉めることで、バンドル５３をロックし、縦移動プレート３１を固定することができる。
【００３２】
図４に示されるように、ショックアブソーバ３６は、横板３２にボルト５７、５７を介して固定されている固定板５８と、この固定板５８の上部に設けられている揺動部材６１と、この揺動部材６１に接続されているロッド６２と、ロッド６２に接続されているピストン６３と、このピストン６３に設けられている穴６４と、床１１にボルト６５を介して固定されピストン６３を摺動自在に収納するシリンダ６６と、このシリンダ６６内のオイル６７とからなる。
【００３３】
なお、ショックアブソーバ３６は、上述した構成に限定されず、圧縮ばねで支える構成等、第２スライド機構（図１、符号２６）等を支えてワーク（図１、符号１４）の上下移動を無理なく実施させるものであれば、他の構成であっても差し支えない。
【００３４】
図５（ａ）に示されるように、ワークとしての歯車１４は、貫通穴６８を有している。ワーク支持機構１７は、ハウジング７１と、ハウジング７１の内部に設けられているレール７２、７２と、これらのレール７２、７２にスライド自在に設けられ貫通穴６８の周面を押すことで歯車１４を支持する複数のクランプ爪７３、７３と、ハウジング７１に設けられクランプ爪７３、７３をハウジング７１の内側に付勢する圧縮ばね７４、７４と、クランプ爪７３、７３の内側に接し上昇することでクランプ爪７３、７３を押し開くコーン７５と、このコーン７５を昇降させる昇降シリンダ７６とからなる。
【００３５】
（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図であり、クランプ爪７３は３個備えられている。３個のクランプ爪７３により、歯車１４を確実に支持することができる。
なお、クランプ爪７３は、３個に限定せず、４個等、ワーク１４に合わせて適切な数のクランプ爪７３を設けても差し支えない。また、ワーク支持機構１７は、上述の構成に限定されず、貫通穴６８の周面を押すことでワーク１４を支持できれば、他の一般的なクランプ機構でも差し支えない。
【００３６】
図６に示されるように、ワーク１４は、はすば歯車である。
センサー回転機構４１は、回転角度を知ることができる角度目盛り７７が設けられており、はすば歯車１４の歯すじの傾きに合わせて、矢印（１）のように回転させ、角度の設定を容易に行うことができる。
【００３７】
ワーク硬度センサー１８は、ベース部材７８と、このベース部材７８に設けられている複数のガイド筒７９、７９と、これらのガイド筒７９、７９に摺動自在に設けられはすば歯車１４に向かって延びている複数のシャフト８１、８１と、これらのシャフト８１、８１に接続されているフォルダー８２と、このフォルダー８２とベース部材７８の間に設けられフォルダー８２に加わった衝撃を吸収する衝撃吸収機構としてのコイルばね８３とを備えている。
なお、衝撃吸収機構８３は、コイルばねに限定されず、弾性樹脂、板ばね及び皿ばね等、衝撃力を吸収するものであれば、他の弾性部材であっても差し支えない。
【００３８】
図７に示されるように、ワーク硬度センサー１８は、フォルダー８２にボルト８４、８４を介して支持されている略コの字状の鉄心８５と、この鉄心８５に設けられワークとしての歯車１４に向かって延びてスライド可能にビス８６で固定されている検出コイル支持体８７と、この検出コイル支持体８７の先端に設けられ歯車１４に発生する渦電流による磁界の変化を検出する検出コイル８８と、鉄心８５に設けられ歯車１４を励磁する励磁コイル８９、８９と、鉄心８５の先端に設けられ歯車１４の歯面に接触する鋼球９１、９２とからなる。
【００３９】
図８に示されるように、検出コイル８８は絶縁性に富む楔形断面形状のナイロン等の樹脂体９３を介して検出コイル支持体８７に支持されている。樹脂体９３が楔形断面形状であるため、検出コイル８８を歯車１４の歯底９４に接近させることができる。
【００４０】
図９に示されるように、鋼球９１の球径は、隣り合う歯先９５と歯先９５との間は通過するが、歯底９４に到達する前に歯面に接する外径に設定されているすなわち、接触点９６、９６に接触しているため、鋼球９１の図左右方向及び上下方向の位置が規定される。併せて、鋼球９１の中心は歯底９４の中心に合致する。この結果、歯底９４からの検出コイル（図８、符号８８）の距離や、励磁コイル８９、８９の距離を一定化することができる。この結果、測定の信頼性を高めることができる。
【００４１】
以上の述べたワーク硬度計測装置の作用を次に述べる。
図１０において、（ａ）に示すように、静止状態にあるワークとしての歯車１４へ、検出コイル８８を矢印（２）のように前進させる。（ｂ）に示すように、検出コイル８８に任意の歯底９４を臨ませ、歯底９４の硬度を測定する。終わったら、矢印（３）のように検出コイル８８を後退させる。
【００４２】
次に、（ｃ）に示すように、歯車１４を１ピッチ（歯一枚分）だけ回す（矢印（４））。すると、（ｄ）に示すように、隣の歯底９４が検出コイル８８に臨む。以降、（ａ）に戻って作業を継続する。
【００４３】
以上に述べたワーク硬度センサーの作用を次に述べる。
図１１において、（ａ）に示すように、静止状態にある歯車１４へ、ワーク硬度センサー１８を矢印（５）のように前進させる。（ｂ）に示すように、歯車１４に鋼球９１が接触する。更に、ベース部材７８が矢印（６）のように前進する。
【００４４】
（ｃ）に示すように、ガイド筒７９にシャフト８１が入り、衝撃吸収機構としてのコイルばね８３が縮む。この結果、ワーク硬度センサー１８に加わった衝撃を衝撃吸収機構としてのコイルばね８３が吸収し、センサーの破損、衝撃による取得データの乱れを防止する。
【実施例２】
【００４５】
次に、本発明に係る実施例２のワーク硬度センサーを図面に基づいて説明する。
図１２において、図６と同様の部材で構成されている部分は、符号を流用して詳細な説明は省略する。
ワーク硬度センサー１８において、衝撃吸収機構８３は、鉄心８５とベース部材７８の間に設けられている。
【００４６】
実施例２の作用は、図１１に示した実施例の作用と同様である。
フォルダー（図６、符号８２）を設けずに、鉄心８５をシャフト８１、８１に直接接続しているので、ワーク硬度センサー１８の構造を簡易にすることができる。
【実施例３】
【００４７】
次に、本発明に係る実施例３のワーク硬度センサーを図面に基づいて説明する。
図１３において、図６と同様の部材で構成されている部分は、符号を流用して詳細な説明は省略する。
ワーク１４は、傘歯車である。傘歯車１４の噛み合いピッチ円錐角（以下、傘の傾きという）に合わせて、鉄心８５を傾け、ボルト８４、８４を介してフォルダー８２に固定する。
【００４８】
実施例３の作用は、図１１に示した実施例の作用と同様である。
傘歯車１４の傘の傾きに対応させて、フォルダー８２にボルト穴を設けるだけであるので、構造を簡易にすることができる。
【実施例４】
【００４９】
次に、本発明に係る実施例４のワーク硬度センサーを図面に基づいて説明する。
図１４において、図６と同様の部材で構成されている部分は、符号を流用して詳細な説明は省略する。
衝撃吸収機構としての弾性樹脂８３は、ウレタン又はゴムである。
【００５０】
実施例４の作用は、図１１に示した実施例の作用と同様である。
ウレタン又はゴムは、安価であるので、ワーク硬度センサー１８のコストを低減することができる。
【実施例５】
【００５１】
次に、本発明に係る実施例５のワーク硬度センサーを図面に基づいて説明する。
図１５において、図６と同様の部材で構成されている部分は、符号を流用して詳細な説明は省略する。
衝撃力吸収機構としてのコイルばね８３、８３は、シャフト８１、８１及びガイド筒７９、７９を囲うように設けられている。
【００５２】
実施例５の作用は、図１１に示した実施例の作用と同様である。
衝撃吸収機構としてのコイルばね８３、８３の配置場所をシャフト８１、８１及びガイド筒７９、７９と共通にするので、省スペース化を図ることができる。
【実施例６】
【００５３】
次に、本発明に係る実施例６のワーク硬度センサーを図面に基づいて説明する。
図１６において、図６と同様の部材で構成されている部分は、符号を流用して詳細な説明は省略する。
衝撃力吸収機構としてのコイルばね８３、８３は、ガイド筒７９、７９に収納されている。
【００５４】
実施例６の作用は、図１１に示した実施例の作用と同様である。
外部からはコイルばね８３が見えず、外観がシンプルになるので、外観性を向上させることができる。加えて、コイルばね８３がガイド筒７９内にあるので、外部からの影響を受けない。
【００５５】
尚、本発明のワーク硬度センサーは、実施の形態では歯車に適用したが、ピストンにも適用可能であり、表面処理が施された部材であれば、一般の機械部品に適用することは差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明のワーク硬度センサーは、歯車に好適である。
【符号の説明】
【００５７】
１０…ワーク硬度計測装置、１４…ワーク（歯車、はすば歯車、傘歯車）、１８…ワーク硬度センサー、７８…ベース部材、７９…ガイド筒、８１…シャフト、８２…フォルダー、８３…衝撃吸収機構（コイルばね、弾性樹脂、板ばね、皿ばね、ウレタン、ゴム）、８５…鉄心、８７…検出コイル支持体、８８…検出コイル、８９…励磁コイル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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