(57)【要約】【課題】窪みまたは孔を有する回転対象を回転させながら高さ測定する際、浮き上がりを防止して、測定誤差を少なくできる装置を提供する。【解決手段】窪みまたは孔を有する回転対象を回転させる装置において、前記回転対象の浮き上がりを防ぐために前記回転対象の窪みまたは孔の内側から外側に向かって把持する力を加える把持部と、前記把持部を下方向に押し下げる下降シリンダ部とにより、上方向から浮き上がりを規制する力を加えることを特徴とする回転装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窪みまたは孔を有する回転対象を回転させる装置であり、前記回転対象の窪みまたは孔の進行方向が上下方向となるように前記回転対象を置くためのステージと、前記回転対象の浮き上がりを防ぐために前記回転対象の上方向から浮き上がりを規制する力を加える浮き上がり規制機構を備える回転装置において、
上記浮き上がり規制機構は、
前記回転対象の窪みまたは孔の内側から外側に向かって把持する力を加える把持部と、
前記把持部を下方向に押し下げる下降シリンダ部と、
を含み、
前記把持部は、前記回転対象を把持する部分の形状が下すぼみ形状であることを特徴とする回転装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転装置において、前記把持部が前記下降シリンダ部の下降方向を軸として回転することを特徴とする回転装置。
【請求項３】
請求項１に記載の回転装置において、前記ステージが前記下降シリンダ部の下降方向を軸として回転することを特徴とする回転装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の回転装置において、前記把持部は、前記把持部の前記回転対象の窪みまたは孔と接する部分に弾性体を配置することを特徴とする回転装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の回転装置において、前記把持部は、前記下降シリンダ部が下降する力を、弾性体を介して伝達することを特徴とする回転装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の回転装置において、前記把持部は、把持機構に平行チャックを用いることを特徴とする回転装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の回転装置において、前記把持部は、把持機構にコレットチャックを用いることを特徴とする回転装置。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかに記載の回転装置において、前記把持部は、コレットチャックの内挿軸の形状をテーパー部からボール形状に変更したチャックであることを特徴とする回転装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の回転装置において、
前記下降シリンダ部の下降する力を伝達する梃子と該梃子により動作するピストン部とを備え、
上記梃子は、前記下降シリンダ部に支点を有し、前記下降シリンダ部と下降の際に相対する構造体に力点を有し、上記ピストン部に作用点を有し、
上記ピストン部の変位により前記把持部の把持機構が動作することを特徴とする回転装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の回転装置において、前記回転対象の形状を測定するセンサを備えることを特徴とする回転装置。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれかに記載の回転装置において、磁界を発生する発磁体を前記回転対象の形状を測定するための測定子の動きに連動させ、磁界を電気信号に変換する磁気センサによる前記発磁体の動きの検出により前記回転対象の形状を測定することを特徴とする回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窪みまたは孔を有する回転対象を回転させる装置において、前記回転対象の浮き上がりを防ぐための機構を有する回転装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受けの内輪や外輪などの筒状物の孔に垂直な２面間の距離を測定するには、例えば、図１４に示すように、平板２０１の上に測定対象である筒状物２０２を孔が垂直方向になるように置き、筒状物の上に高さ測定器の測定子２０３を接触させて測定する。このとき、筒状物２０２が平板２０１から浮き上がらないように注意を払いながら、手で筒状物２０２を回転させながら測定すると、筒状物の高さを全周にわたって測定することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１４において筒状物２０２を手で回転させるかわりに、自動にて回転できるように、例えば図１５に示すように筒状物に駆動ローラ２０４とアイドルローラ２０５を接触させて駆動ローラ２０４をモータ２０６にて回転させることができる。しかしながら、測定子２０３にて測定する筒状物２０２の高さの精度が要求される際、ローラ２０４の回転による筒状物２０２の平板２０１からの浮き上がりが無視できず、測定誤差が生じる問題点があった。
すなわち本発明の目的は、図１４及び図１５における筒状物２０２のように、窪みまたは孔を有する回転対象を回転させながら高さ測定する際、浮き上がりを防止して、測定誤差を少なくできる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の観点では、本発明は、窪みまたは孔を有する回転対象を回転させる装置であり、前記回転対象の窪みまたは孔の進行方向が上下方向となるように前記回転対象を置くためのステージと、前記回転対象の浮き上がりを防ぐために前記回転対象の上方向から浮き上がりを規制する力を加える浮き上がり規制機構を備える回転装置において、上記浮き上がり規制機構は、前記回転対象の窪みまたは孔の内側から外側に向かって把持する力を加える把持部と、前記把持部を下方向に押し下げる下降シリンダ部と、を含み、前記把持部は、前記回転対象を把持する部分の形状が下すぼみ形状であることを特徴とする回転装置を提供する。
上記第１の観点による回転装置では、例えば、図１に示す構成とすることができる。窪みまたは孔を有する回転対象１０１は、窪みまたは孔１０１ａが窪みまたは孔の進行方向を上下方向とするようにステージ１０２に配置するものとする。このとき、１０１ａが貫通した孔ではなく窪みであった場合は、１０１ａの開口部を上方向とする。窪みまたは孔１０１ａには、下降シリンダ部１０３の下部先端に取り付けられる把持部１０４が、下降シリンダ部１０３の下降動作により挿入される。下降シリンダ部１０３は、例えば、シリンダやボールネジ、平行なスライドレールを具備したスライダにより実現でき、その動力は油圧や空圧、電動、手動、バネやゴムの弾性力を用いることができる。把持部１０４は、例えば、内側から外側にチャック爪１０４ａが広がることが可能な平行チャックとすることができる。把持部１０４は、下降シリンダ部１０３が、把持部１０４の下部端がステージ１０２に接触せず、窪みまたは孔１０１ａに挿入された状態にてチャック爪１０４ａを内側から外側に広げ、チャック爪１０４ａを窪みまたは孔１０１ａに接触させて、回転対象１０１を把持する。把持部１０４が回転対象１０１を把持した後、下降シリンダ部１０３は、ステージ１０２から回転対象１０１の浮き上がりを規制するために下方向に力を加える。これにより、例えば、回転対象１０１に接触する駆動ローラ１０５をモータ１０６により回転させると、回転対象１０１のステージ１０２からの浮き上がりを規制しながら回転対象１０１を回転させることができる。このとき、把持部１０４は、回転対象１０１に対して、チャック爪１０４ａを下すぼみ形状とすることで、チャック爪１０４ａを広げる動作により、同時に回転対象１０１を押し下げる動作を実現する。また、チャック爪１０４ａは回転対象１０１に追従して回転することがのぞましく、例えば、把持部１０４が空回りに回転する構造や、下降シャフト部１０３が自由に空回りできる構造とすることで実現することができる。また、本発明の回転装置は、回転対象１０１において、窪みや孔１０１ａを把持に用いるので、例えば、高さ測定器の測定子１０７を設置する自由度が高い。このため、例えば、測定子１０７を測定対象１０１の上部にあてて、回転対象１０１を回転させることで、測定子１０７の場所を固定したままで、回転対象１０７の全周にわたる高さを測定することができる。また、ステージ１０２は、測定対象を載置する表面を格子状に溝を目切りした形状とすることにより、ステージ１０２上に異物が残留することを減らし、高さ測定における測定誤差を減らすことができる。
【０００５】
第２の観点では、本発明は、第１の観点による回転装置において、前記把持部が前記下降シリンダ部の下降方向を軸として回転することを特徴とする回転装置を提供する。
上記第２の観点による回転装置では、例えば図２または図３に示す構造とすることができる。図２では、図１における把持部１０４にベルト１０８をかけ、ベルト１０８をモータ１０６で駆動することにより、回転対象１０１を回転することができる。このとき、把持部１０４または下降シリンダ部１０３は自由に空転できる構造であることが望ましい。なお、ベルト１０８は、把持部１０４の代わりに下降シリンダ部１０３にかけることによっても本発明を実現できる。また、モータ１０６は下降シリンダ部１０３の下降動作に追従して下降することで本発明を容易に実現することができる。図３では、図１における下降シリンダ部１０３の上部にモータ１０６の駆動軸を接続することで、回転対象１０１を回転させることができる。この際、下降シリンダ部１０３は全体がモータ１０６の駆動により回転する構造とすることも可能であるが、下降シリンダ部１０３の下降軸１０３ａのみが回転する構造とすることで本発明を容易に実現できる。本発明では、回転対象１０１を回転させるための機構をステージ１０２周辺から取り除くことができる利点がある。
【０００６】
第３の観点では、本発明は、第１の観点による回転装置において、前記ステージが前記下降シリンダ部の下降方向を軸として回転することを特徴とする回転装置を提供する。
上記第３の観点による回転装置では、例えば、図４に示す構造とすることができる。ステージ１０２は、ベアリングにより回転自由に設置され、駆動ローラ１０５を介してモータ１０６の回転力を受けることにより、自動で回転することができる。このとき、把持部１０４は自由に回転可能な構造とすることが望ましい。また、ステージ１０２は、回転によりステージ表面の高さが変化しない構造とすることが望ましい。本発明では、シリンダ部１０３および把持部１０４周辺に回転機構を取り付けたくない場合に有効である。
【０００７】
第４の観点では、本発明は、第１〜３のいずれかの観点による回転装置において、前記把持部は、前記把持部の前記回転対象の窪みまたは孔と接する部分に弾性体を配置することを特徴とする回転装置を提供する。
上記第４の観点による回転装置では、例えば図５〜８に示す構造とすることができる。図５は、把持部１０４をコレットチャック形状とし、チャック爪１０４ａが、内挿軸１０４ｂの挿入により内側から外側に広がる形状としている。このとき、チャック爪１０４ａの外周部に、ゴムやウレタンなどの弾性体から成るＯ−リング１０９を巻きつけている。なお、Ｏ−リング１０９がチャック爪１０４ａから外れるのを防止するために、チャック爪１０４ａにＯ−リング１０９のひっかかりとなる溝を設けることが有効である。このとき、Ｏ−リング１０９のひっかかりとなる溝を下すぼみ形状の断面にしておくことで、チャック爪１０４ａが開いた際に、Ｏ−リングを下方向に押し下げる動作を実現でき、回転対象を効率よく下方向に押さえることができる。また、把持部１０４における測定対象の把持が弾性体を介して行われるため、測定対象とステージとの接触を、より面接触に近い状態になじませることができる。また、図６は、図５においてＯ−リング１０９をゴムやウレタンなどの弾性体からなる弾性体片１１０に置き換えて、チャック爪１０４ａの周囲に貼り付けた例である。また、図７および図８は、図５および図６においてコレットチャックを平行チャックに変更した図である。図６〜８における効果は、図５と同様である。
【０００８】
第５の観点では、本発明は、第１〜４のいずれかの観点による回転装置において、前記把持部は、前記下降シリンダ部が下降する力を、弾性体を介して伝達することを特徴とする回転装置を提供する。
上記第５の観点による回転装置では、例えば図９に示す構造とすることができる。図９は、図２において下降シリンダ部１０３と把持部１０４との間に弾性体１１１を配置し、把持部１０４回転軸に首振りができる余裕をもたせている。これにより、測定対象１０１とステージ１０２との接触を、より面接触に近い状態になじませることができる。ここで、弾性体１１１は、ゴムやウレタンのような伸縮性のある樹脂や、バネを用いることができ、伸縮性のある樹脂とバネとの組み合わせや、複数個の伸縮性のある樹脂やバネの組み合わせであって良い。また、図９においてモータ１０６の回転力は把持部１０４に伝達するとは限らず、図３や図４に示すように、下降シリンダ部１０３やステージ１０２に伝達するものであっても良い。
【０００９】
第６の観点では、本発明は、第１〜５のいずれかの観点による回転装置において、前記把持部は、把持機構に平行チャックを用いることを特徴とする回転装置を提供する。
上記第６の観点による回転装置では、把持部の把持機構が油圧、空圧、電動や機械的により、内側から外側に開く構造を持つチャックを用いる。これらの平行チャックは様々な構造のものが流通しており、例えば図１に図示しているような形状などのどれか一つに限定するものではない。
【００１０】
第７の観点では、本発明は、第１〜５のいずれかの観点による回転装置において、前記把持部は、把持機構にコレットチャックを用いることを特徴とする回転装置を提供する。
上記第７の観点による回転装置では、内側がテーパー状にくりぬかれて、割りを入れることにより広がることが可能な構造のチャック爪を、先端がテーパー形状のシャフトを内挿することにより広げる、いわゆるコレットチャックを用いる。コレットチャックの形状は、例えば図５に示す帽子形に限定されず、円筒形など、様々な形状であって良い。
【００１１】
第８の観点では、本発明は、第１〜５のいずれかの観点による回転装置において、前記把持部は、コレットチャックの内挿軸の形状をテーパー部からボール形状に変更したチャックであることを特徴とする回転装置を提供する。
上記第８の観点による回転装置では、例えば、図１０に示す把持部１０４を用いることで実現することができる。図１０は、図５で示すコレットチャックの内挿軸１０４ｂを、先端がテーパー形状のものから先端が球状のものに変更した図である。これにより、チャック爪１０４ａを首振り可能な構造とした場合に、内挿軸の形状による首振りの規制を緩和することができる。これにより、測定対象とステージとの接触を、より面接触に近い状態になじませることができる。
【００１２】
第９の観点では、本発明は、第１〜８のいずれかの観点による回転装置において、前記下降シリンダ部の下降する力を伝達する梃子と該梃子により動作するピストン部とを備え、上記梃子は、前記下降シリンダ部に支点を有し、前記下降シリンダ部と下降の際に相対する構造体に力点を有し、上記ピストン部に作用点を有し、上記ピストン部の変位により前記把持部の把持機構が動作することを特徴とする回転装置を提供する。
上記第９の観点による回転装置では、例えば、図１１に示す構造とすることができる。図中の符号は図１〜図１０と共通である。図１１において、下降シリンダ部１０３は、下降軸１０３ａをベアリング１０３ｂにて回転可能に受けており、スライダ１０３ｃにて上下に移動可能に設置されている。下降シリンダ部１０３には梃子１１２の支点１１２ａが設けられており、下降シリンダ部１０３がスライダ１０３ｃに沿って下降する際に、梃子１１２が動作する構造となっている。下降シリンダ部１０３が下降して、梃子１１２の一端が、ステージ１０２に固定されたストッパ１１３に当たると、ストッパ１１３に当たった点が梃子１１２の力点となり、梃子１１２がコレットチャックの内挿軸１０４ｂと接している点が作用点となり、コレットチャックの内挿軸１０４ｂを下方向に押し下げる。これにより、コレット爪１０４ａが開き、回転対象の孔１０１ａを把持することができる。そして、下降シリンダ部１０３において下方向に押さえる力をさらに加えながら、モータ１０６を回転させることにより、回転対象１０１がステージ１０２から浮き上がるのを規制しながら回転対象１０１を回転させることができる。ここで、内挿軸１０４ｂは本発明で記述するピストン部のことであり、把持部１０４が平行チャックである場合には、平行チャックを開くための動力を伝えるシャフトや、油圧や空圧や電気回路からなる平行チャックを開くための制御動作として用いることができる。また、下降シリンダ部１０３が必要以上に下降することは好ましくないため、下降シリンダ部１０３に下降ストッパ１０３ｄを設けることが望ましい。また、下降ストッパ１０３ｄおよび梃子１１２が接触するストッパ１１３は、調整ネジを設けるなどして、停止位置を調整できる構造とすることが有効である。また、内挿軸すなわちピストン部１０４ｂは、圧縮バネなどの弾性体を用いて、上方向に自動的に持ち上がろうとする力を加えることが望ましい。本発明により、下降シリンダ部の下降動作を利用して、把持部１０４の把持力や把持するタイミングの取得が可能となり、装置の省力化を実現することができる。
【００１３】
第１０の観点では、本発明は、第１〜９のいずれかの観点による回転装置において、前記回転対象の形状を測定するセンサを備えることを特徴とする回転装置を提供する。
上記第１０の観点による回転装置では、例えば図１に示すように、形状測定センサとして接触式の高さ測定器を備えることで回転対象の高さを測定する測定装置として使用することができる。また、高さに限らず、回転対象の表面粗さを測定する表面粗さ測定器を備えることで表面粗さ測定も可能となる。なお、接触式のセンサに限らず、レーザーを照射して反射光を解析する光学式のセンサによって回転対象の形状を測定することもできる。
【００１４】
第１１の観点では、本発明は、第１〜９のいずれかの観点による回転装置において、磁界を発生する発磁体を前記回転対象の形状を測定するための測定子の動きに連動させ、磁界を電気信号に変換する磁気センサによる前記発磁体の動きの検出により前記回転対象の形状を測定することを特徴とする回転装置を提供する。
上記第１１の観点による回転装置では、例えば、株式会社マコメ研究所の高精度磁気センサＨシリーズを用いて、図１２のように実現することができる。図１２において符号は図１１と共通である。回転対象１０１の高さを測定する測定子１１４が、上下にスライド可能なスライダ１１５の摺動部分にアームを介して固定されている。測定子１１４は、回転対象１０１ａの形状に沿ってスライダ１１５の摺動部分と、摺動部分に取り付けられた発磁体１１６とともに上下する。スライダ１１５のレール部分は、図中ではステージ１０２に固定されるが、下降シリンダ部１０３に固定しても良い。磁気センサ１１７は、スライダ１１５のレール部分の固定先と同じ部品に固定され、発磁体１１６の磁界を検出して磁界の大きさに応じた電気信号に変換して、予め調べておいたセンサ特性の基準曲線との比較により変位値を取得する。なお、磁気センサに株式会社マコメ研究所の高精度磁気センサＨシリーズを用いた場合は、センサ感度が０．１μｍオーダーにて検出可能なため、接触式センサの物理的限界まで測定できる。また、磁気センサは変位の検出部分が非接触であるため、回転対象と接触する測定子の磨耗以外は、半永久的に高精度の性能を維持できる利点がある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の回転装置を用いれば、回転対象の浮き上がりを規制して回転対象を回転させることができるため、回転対象の高さなどの形状を全周にわたり、測定誤差を減らして測定することができる。また、高精度な磁気センサを形状測定の感知部分として用いる場合、長寿命で高精度な測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明の第１の観点による回転装置の概略を示した図である。
【図２】図２は本発明の第２の観点による回転装置の概略を示した図である。
【図３】図３は本発明の第２の観点による回転装置の概略を示した図である。
【図４】図４は本発明の第３の観点による回転装置の概略を示した図である。
【図５】図５は本発明の第４の観点による回転装置の概略を示した図である。
【図６】図６は本発明の第４の観点による回転装置の概略を示した図である。
【図７】図７は本発明の第４の観点による回転装置の概略を示した図である。
【図８】図８は本発明の第４の観点による回転装置の概略を示した図である。
【図９】図９は本発明の第５の観点による回転装置の概略を示した図である。
【図１０】図１０は本発明の第８の観点による回転装置の概略を示した図である。
【図１１】図１１は本発明の第９の観点による回転装置の概略を示した図である。
【図１２】図１２は本発明の第１１の観点による回転装置の概略を示した図である。
【図１３】図１３は本発明の実施例１にて実施した回転装置の外観写真である。
【図１４】図１４は本発明の従来技術の例を示した図である。
【図１５】図１５は本発明の従来技術の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
発明を実施するための形態として、本発明の第９の観点による回転装置を実施した例を実施例１に示す。
【実施例１】
【００１８】
図１３に、実施例１として本発明の第９の観点による回転装置を実施した回転装置の外観写真を示す。図中の符号は図１１と共通である。
【符号の説明】
【００１９】
１０１    窪みまたは孔を有する回転対象
１０１ａ    窪みまたは孔
１０２    ステージ
１０３    下降シリンダ部
１０３ａ    下降軸
１０３ｂ    ベアリング
１０３ｃ    スライダ
１０３ｄ    下降ストッパ
１０４    把持部
１０４ａ    チャック爪
１０４ｂ    内挿軸
１０５    駆動ローラ
１０６    モータ
１０７    高さ測定器の測定子
１０８    ベルト
１０９    Ｏ−リング
１１０    弾性体片
１１１    弾性体
１１２    梃子
１１２ａ    支点
１１３    ストッパ
１１４    測定子
１１５    スライダ
１１６    発磁体
１１７    磁気センサ
２０１    平板
２０２    測定対象である筒状物
２０３    高さ測定器の測定子
２０４    駆動ローラ
２０５    アイドルローラ
２０６    モータ
【図１】
2010271281.tif 000003
【図２】
2010271281.tif 000004
【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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