(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロール部材の回転軸を下方から支持して当該ロール部材を保持する保持手段と、この保持手段に保持された前記ロール部材の前記回転軸の一端面に当接する基準面を有する基準端部材と、前記ロール部材の前記回転軸とは直交する径方向に走査されて当該ロール部材の前記径方向の寸法を測定するレーザ測定手段と、前記保持手段および前記基準端部材か前記レーザ測定手段かの何れかを前記ロール部材の軸方向に移動する移動手段と、この移動手段により移動された位置での前記基準面に対する前記レーザ測定手段の位置を検出する位置検出手段と、前記レーザ測定手段、前記移動手段および前記位置検出手段を制御して前記ロール部材の凸部の端面位置を検出する制御手段とを具備し、
前記保持手段が、前記ロール部材を前記回転軸中心に回転させながら保持する機構を有し、
前記保持手段が、前記ロール部材の前記回転軸の外周面に摺接し且つ当該回転軸の回転力を当該回転軸を前記基準面方向に付勢する付勢力に変換する軸押さえ部を有することを特徴とするロール部材測定装置。
【請求項２】
請求項１において、前記保持手段は、前記ロール部材の軸方向に移動可能であることを特徴とするロール部材測定装置。
【請求項３】
請求項２において、前記制御手段は、前記ロール部材の直径、振れ、楕円度および真直度の少なくとも一つをさらに測定するように制御するものであることを特徴とするロール部材測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴムロール等のロール部材の凸部の端面の軸方向位置を簡易な機構で検出することができるロール部材測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機、プリンタ等のＯＡ機器等に用いられるゴムロール等のロール部材は、その外径や回転振れ、楕円度、あるいは真直度等の規格を管理するため、これらの測定をする必要がある。そしてかかる測定には、通常、レーザ光線を用いて非接触で測定できる測定器が用いられる。一般的な従来のレーザ測定器は、レーザ光線を発振しながら上下方向に走査されるレーザ発信器と、このレーザ光線を受信する受信器とからなり、これらレーザ発信器とレーザ受信器との間にロール部材を載置することにより、ロール部材の凸部の外径および回転時の外径振れを測定するものである。
【０００３】
また、ロール部材には、軸方向に複数個のコロ（凸部）を有し、軸方向に凹部と凸部とが交互に配置された状態となったロール部材がある。このようなロール部材では、各凸部の位置が規定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかる測定は、通常、物差しを用いて、人手を介して行われている。これは、従来、凸部の位置を簡易に且つ高精度に測定できる測定器がなかったからである。
【０００５】
また、通常、このような測定は、製造管理のために現場で行われることが多いが、軸方向の位置を測定するためには、軸方向の位置決めをした状態でロール部をセットしなければならないという問題があり、さらに、種々の規格のロール部材に対応しなければならないという問題もある。従って、測定器に汎用性を持たせるとセットに時間がかかるようになり、一方、セットを容易にすると、汎用性がなくなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、ロール部材のセットが非常に容易で且つ汎用性があり、ロール部材の端面位置をも簡単な機構で容易に測定できるロール部材測定装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明は、ロール部材の回転軸を下方から支持して当該ロール部材を保持する保持手段と、この保持手段に保持された前記ロール部材の前記回転軸の一端面に当接する基準面を有する基準端部材と、前記ロール部材の前記回転軸とは直交する径方向に走査されて当該ロール部材の前記径方向の寸法を測定するレーザ測定手段と、前記保持手段および前記基準端部材か前記レーザ測定手段かの何れかを前記ロール部材の軸方向に移動する移動手段と、この移動手段により移動された位置での前記基準面に対する前記レーザ測定手段の位置を検出する位置検出手段と、前記レーザ測定手段、前記移動手段および前記位置検出手段を制御して前記ロール部材の凸部の端面位置を検出する制御手段とを具備し、前記保持手段が、前記ロール部材を前記回転軸中心に回転させながら保持する機構を有し、前記保持手段が、前記ロール部材の前記回転軸の外周面に摺接し且つ当該回転軸の回転力を当該回転軸を前記基準面方向に付勢する付勢力に変換する軸押さえ部を有することを特徴とするロール部材測定装置にある。
【０００８】
ここで、前記保持手段は、例えば、前記ロール部材の軸方向に移動可能である。
【０００９】
また、前記制御手段は、例えば、前記ロール部材の前記凸部の直径、振れ、楕円度および真直度の少なくとも何れか一つをさらに測定するように制御するものである。
【００１０】
更に、前記制御手段は、前記ロール部材の前記凸部の端面の予想位置入力値の周囲の所定幅を所定のステップ量で前記レーザ測定手段を移動しつつ各位置で径寸法を測定するように制御し且つ当該測定値が所定のしきい値より大きくなった位置または当該測定値が所定のしきい値より小さくなった位置の直前位置を前記ロール部材の前記凸部の端面の位置とすることが好ましい。
【００１３】
本発明のロール部材測定装置は、従来のロール部材の直径、振れ等の測定装置と同様な簡易な機構により、直径等とともに、コロ（凸部）の端面位置をも測定できるようにしたものである。
【００１４】
また、特に、ロール部材の前記凸部の端面の予想位置入力値の周囲の所定幅を所定のステップ量でレーザ測定手段を移動しつつ各位置で径寸法を測定するように制御し且つ当該測定値が所定のしきい値より大きくなった位置または当該測定値が所定のしきい値より小さくなった位置の直前位置を前記ゴムロール部の端面の位置とするようにして端面位置を測定することにより、端面位置の迅速な測定が可能となった。
【００１５】
また、前記保持手段を、ロール部材を前記回転軸中心に回転させながら保持する機構を有し、且つロール部材の前記回転軸の外周面に摺接し且つ当該回転軸の回転力を当該回転軸を前記基準面方向に付勢する付勢力に変換する軸押さえ部を有するようにすることにより、ロール部材の基準面に対する保持位置を容易に一定に保つことができるので、端面位置の測定が正確且つ容易となる。
【００１６】
また、前記保持装置を前記ロール部材の軸方向に移動可能とすることにより、回転軸の端部保持機構と比較して、保持可能なロール部材の自由度が増す。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図１には一実施の形態に係るロール部材測定装置の正面図を、図２にはその平面図を、図３および図４にはその保持装置周辺の要部概略図を、それぞれ示す。これらの図面に示すように、回転軸に所定の間隔を置いて複数個のゴム部材からなるコロ１２が固着されているロール部材であるゴムロール１０は、保持手段としての保持装置２０Ａおよび２０Ｂに保持されている。保持装置２０Ａおよび２０Ｂは、その上端部に、それぞれ一対ずつのプーリ２１Ａおよび２１Ｂが回転自在に設けられており、ゴムロール１０は、その回転軸１１をプーリ２１Ａおよび２１Ｂ上に載置することで保持されるようになっている。また、保持装置２０Ａには、その上端部の回転部材を回転駆動する回転用モータ２２が付設されており、この駆動により、保持装置２０Ａおよび２０Ｂに保持されたゴムロール１０が回転駆動されるようになっている。具体的には、保持装置２０Ａの上端部のプーリ２１Ａおよび２１Ｂを挟むように従動プーリ２３が設けられ、従動プーリ２３と回転用モータ２２の駆動軸に固着した駆動プーリ２４とに巻回されたゴムベルト２５が、プーリ２１Ａおよび２１Ｂの下面側に圧接されており、このゴムベルト２５を介してプーリ２１Ａおよび２１Ｂが回転駆動されるようになっている。また、ゴムベルト２５の下側にはゴムベルト２５に所定のテンションをかけるためのテンションプーリ２６が設けられている。なお、この駆動力伝達は、ゴムベルトのほか、ギア機構など公知の方法により行えばよいことはいうまでもない。ここで、プーリ２１Ａおよび２１Ｂは固定であり、太さにより回転軸１１の中心位置が上下方向に変動するが、これに対応して後述するレーザ測定手段５０の光軸を上下方向に移動できるようになっている。
【００１９】
また、保持装置２０Ａおよび２０Ｂ並びに回転用モータ２２は、保持装置支持部材２７上に前記ゴムロール１０の軸方向に移動自在で所望の位置に固定用ねじ２７ａで固定できるように設けられている。さらに、保持装置２０Ａの側方には、基準端部材２８が設けられている。基準端部材２８は、保持装置２０Ａおよび２０Ｂに保持されたゴムロール１０の回転軸１１の一端面に当接する基準面２８ａを有しており、回転軸１１の一端面を基準面２８ａに当接させることにより、ゴムロール１０の保持位置を所定の位置に保持できるようになっている。
【００２０】
また、保持装置２０Ａおよび２０Ｂのそれぞれの上端部には、上述したプーリ２１Ａおよび２１Ｂを覆うように開閉自在に設けられたレバー６１がそれぞれ配設されている。レバー６１は、その基端部を、保持装置２０Ａおよび２０Ｂのフレームに設けられた支軸６２により基端部をそれぞれ回動自在に支持されて開閉自在となっており、その先端部下側には、傾斜ロール６３がそれぞれ回転自在に設けられている。本例では、傾斜ロール６３は、適度の摩擦係数を有するゴムロールである。レバー６１は、その基端部の回転中心より先端部側と保持装置２０のフレームとの間にそれぞれ設けられたばね６４のばね力により、傾斜ロール６３がプーリ２１Ａおよび２１Ｂ上に載置されたゴムロール１０の回転軸１１の上面に圧接される方向に回動するように付勢されている。ここで、傾斜ロール６３は、回転軸１１に当接されて当該回転軸１１とは傾斜する軸中心に従動回転するようになっており、その作用力により、回転軸１１を前記基準端部材２８方向に付勢してその端面を基準面２８ａに当接させるようになっている。
【００２１】
保持装置２０Ａおよび２０Ｂを支持する保持装置支持部材２７および基準端部材２８は、基台４０上に前記ゴムロール１０の軸方向に位置決め移動可能に設けられた基準テーブル３０上に設けられており、当該基準テーブル３０とともに移動自在となっている。具体的には、基準テーブル３０の下面に設けられた図示を省略するボールねじ機構および移動用モータ３１により、基準テーブル３０が基台４０に対して位置決め移動可能になっている。また、基台４０に対する基準テーブル３０の前記ゴムロール１０の軸方向の正確な位置を検出するために、例えば、移動方向の正確な位置を自動的に検出可能なリニアスケール３３が設けられている。
【００２２】
基台４０上には、前記保持装置支持部材２１の移動位置を挟むように配置されたレーザ発信器５１およびレーザ受信器５２からなるレーザ測定手段５０が設けられている。ここで、レーザ発信器５１は、上下方向に走査されながらレーザビームを発振し、レーザ受信器５２は、このレーザビームを受信するものであり、レーザビームの受信状態から両者の間にあるレーザビーム遮断物の上下方向の寸法を測定するものである。
【００２３】
このような本実施の形態の測定装置はさらに、上述した回転用モータ２２、移動用モータ３１、リニアスケール３３およびレーザ測定手段５０等を制御する図示しないコンピュータからなる制御部を有する。また、制御部には、所定の測定条件を指示入力するための入力手段、測定結果等を表示するために表示装置および結果等を印刷するプリンタを具備する。
【００２４】
ここで、本実施の形態の測定装置を用いた場合の測定フローの一例を説明しながら本測定装置をさらに詳細に説明する。なお、図５には全体の測定フローの一例を、図６には外径、振れ、楕円度の測定フロー、図７には端面位置の測定フロー、図８には真直度の測定フローをそれぞれ示す。
【００２５】
この測定装置を使用する場合、測定対象となるゴムロール１０（ワークともいう）を保持装置２０Ａおよび２０Ｂ上に載置し、傾斜ロール６３Ａおよび６３Ｂを回転軸１１上に当接させる。このとき、保持装置２０Ａおよび２０Ｂは、コロ１２が存在しない位置に適宜調整移動することができる。
【００２６】
また、初期設定値として、例えば、以下の数値を入力する。
・シャフト径（回転軸の回転数を制御するために用いられる）
・直径（および振れ、楕円度）の測定位置
・直径設計値および公差
・振れ公差
・楕円度公差
・端面位置の測定位置、
・端面位置の設計値および公差
・しきい値（通常、端面位置の直径から公差を引いた値とする）
・真直度の測定位置（始点位置）
・測定間隔および測定回数
・公差
なお、各測定におけるレーザビームの走査範囲、直径測定時等のワーク半回転当たりの測定回数、端面位置測定における測定範囲並びに測定のステップ量（きざみ量）、真直度測定時の送り速度も別途設定することができる。
【００２７】
ここで、直径、振れおよび楕円度、および真直度の測定は、従来から公知のフローによって行うことができる。一方、端面位置測定は、前記コロ１２の端面の位置入力値の周囲の所定幅（設定されている検出範囲）を所定のステップ量で前記レーザ測定手段を移動しつつ各位置で径寸法を測定し、コロ１２の測定移動方向上流側の端面の場合には当該測定値が所定のしきい値より大きくなった位置を端面位置とし、また、コロ１２の測定移動方向下流側の端面の場合には当該測定値が所定のしきい値より小さくなった位置の直前位置を端面位置とするように処理することにより、非常に簡易に端面位置を測定することができる。
【００２８】
このように所定の設定値を入力した後、図５に示すように、測定をスタート（ステップ１００）すると、まず、回転軸１１の太さの入力値に応じて保持装置２０Ａおよび２０Ｂの上端の回転部材の位置調整により、ワークの高さを調節（ステップ２００）した後、基準面２８ａの位置を測定位置になるようにワークを原点復帰させる（ステップ３００）。なお、このとき、ワークを回転させて回転軸１１の端面を基準面２８ａに自動的に当接させるようにしてもよい。次いで、ワークを図中左方に移動しながら、所定の位置で外径、振れおよび楕円度を測定し（ステップ４００）、続いて、逆方向に移動しながら端面位置の測定（ステップ５００）、および真直度の測定（ステップ６００）し、測定を終了する（ステップ７００）。
【００２９】
ここで、外径、振れおよび楕円度の測定は、図６に示すように、まず、ワーク回転を開始し（ステップ４０１）、テーブルを測定位置まで移動し（ステップ４０２）、その測定位置の正確な位置をガラススケールから読み込む（ステップ４０３）。この読み込み回数は、設定された半回転当たりの測定回数ａであり、読み込み回数が設定値ａになるまで読み込みを繰り返す（ステップ４０４）。次いで、外径、振れおよび楕円度を計算し（ステップ４０６）、測定個所数が設定数ｂより小さいかどうかを判断して（ステップ４０７）、小さい場合には次の測定個所まで移動して測定を継続し（ステップ４０２〜４０７）、全ての測定個所を終了した場合には、ワークの回転を停止して（ステップ４０８）測定を終了する。
【００３０】
なお、以上の外径、振れおよび楕円度の測定は、ワークを回転しながら行うが、上述したように、本例の測定装置では、ゴムロール１０の回転軸１１に当接する傾斜ロール６３が設けられ、常に、回転する回転軸１１を基準面２８ａに当接させる方向に付勢している。したがって、ゴムロール１０の軸方向の位置にズレが生じることがなく、外径等の正確な測定を行うことができる。また、以下の端面位置の測定等において、ゴムロール１０の位置が基準位置に位置しているので、ゴムロール１０の保持位置を確認する必要もなく、端面位置が誤測定されることがない。
【００３１】
ここで、外径、振れおよび楕円度計算のステップ４０５では、次のような処理が行われる。
【００３２】
外径は、図９（Ａ）に示すように、レーザ光がワーク１０Ａにより遮断された範囲Ｄであり、最大径ＤMAX、最小径ＤMINも検出して、必要に応じて、公差との比較を行って、製品の合否も判断する。なお、レーザ光走査範囲は、予め設定された範囲である。
【００３３】
また、楕円度は、最大径ＤMAXと最小径ＤMINとの差であり、ΔＤ＝ＤMAX−ＤMINを楕円度とし、必要に応じて、公差との比較を行う。
【００３４】
また、振れは、図９（Ｂ）に示すように、レーザ操作範囲の上端位置である基準とワーク１０Ａの上端位置との間であるクリアランスから計算するもので、その最大値ＣMAXと最小値ＣMINとの差ΔＣ（＝ＣMAX−ＣMIN）を振れとし、必要に応じて、公差との比較を行う。
【００３５】
一方、端面位置の測定は、図７に示すフローで行われる。図７に示すように、まず、最初の測定開始位置までテーブルを移動する（ステップ５０１）。この位置は、最初の端面の予想位置を中心に設定値の検出範囲測定できる位置である。次いで、テーブルを所定のステップ量（きざみ量）だけ移動し（ステップ５０２）、この位置で上述したように外径を側定してその値を読み込み（ステップ５０３）、この読み込み量が所定の範囲に入ったかどうかを判断し（ステップ５０４）、所定の範囲に入るまで測定を繰り返し（ステップ５０２および５０３）、所定の範囲に入った値が得られたと判断した場合には（ステップ５０４）、その位置のガラススケールを読み込み（ステップ５０５）、次の端面測定位置まで移動して（ステップ５０６およびステップ５０１）、次の端面位置を測定する。ここで、ステップ５０４での判断は、例えば、コロ１２の端面がきざみ移動方向の上流側に向いている場合（コロ１２の外側からきざみ移動を開始して端面を測定する場合）には、前回の測定値が設定値であるしきい値より小さく且つ今回の測定値がしきい値以上かどうかで行い、コロ１２の端面がきざみ移動方向に対して下流側を向いている場合（コロ１２の内側位置からきざみ移動を開始して端面を測定する場合）には、前回の測定値が設定値であるしきい値より大きく且つ今回の測定値がしきい値以下かどうかで行う。なお、設定された検出範囲を越えてもステップ５０４の判断で端面位置の検出ができない場合には、端面が存在しないものとして次の端面測定に移行する。
【００３６】
この端面位置測定をさらに詳細に説明する。図１０は、ワーク１０Ｂのコロ１２Ｂの直径設定値がＤ1、その公差設定値が±δ、回転軸１１Ｂの直径設定値がＤ2であり、端面予想位置Ｏの位置から検出幅Ｌの半分だけ上流の位置ａからきざみ幅ｓで測定した状態を示している。この場合、しきい値は、Ｄ1−δであり、ｄの地点でしきい値を越えているので、端面Ｅ1の位置は、ｄの位置として検出される。また、端面Ｅ2の測定では、ｊの地点でしきい値より小さい値が得られているので、端面Ｅ2の位置は、ｊの一つ前のｉの位置として検出される。
【００３７】
以上の測定は測定回数が設定値になるまで続けられ（ステップ５０６）、測定終了した場合には、端面位置の計算をする（ステップ５０７）。コロ１２の端面がきざみ移動方向の上流側に向いている場合には、その測定値が得られたときのガラススケールの読みとり位置が端面位置であり、コロ１２の端面がきざみ移動方向に対して下流側を向いている場合には、その測定値が得られたときのガラススケールの読みとり位置からステップ量を差し引いた値が端面位置である。なお、端面位置の測定における基準端面の位置だしは、例えば、長さが既知の基準ゲージをセットしてレーザ測定手段で端面の位置検出を行い、ゲージ長を引いて端面位置とすることにより行う。また、端面位置は、回転軸１１の一端面である原点からの距離で表すようにしてもよいし、例えば、まず、原点近傍のＥリング用溝の位置を測定し、この位置を基準とした値で表してもよい。
【００３８】
また、真直度の測定は、図８に示すフローで行われる。まず、測定開始位置までテーブルを移動し（ステップ６０１）、設定された測定間隔および測定回数からドライブ速度を算出して（ステップ６０２）、その速度でワークを回転させないでテーブルの定速移動を開始し（ステップ６０３）、所定の測定間隔で上述したクリアランスＣの読み込みを行う（ステップ６０４）。このクリアランス読み込みは設定された測定数ａとなるまで行われる（ステップ６０４および６０５）。そして、所定の回数だけクリアランスの読み込みを行った時点で低速ドライブを停止し（ステップ６０６）、真直度の計算を行う（ステップ６０７）。
【００３９】
真直度の計算は、図１１に示すように、ワークの軸方向移動量とクリアランスＣとをプロットして始点と終点を直線で結び、この直線に平行で全てのデータを挟み込む２直線を引き、この２直線間の距離を真直度とする。
【００４０】
以上のように測定された各測定結果の出力形式は、任意であり、表あるいはグラフまたは両者を画面および／またはプリンタに出力するようにする。
【００４１】
なお、各測定項目は、常に全て行う必要はなく、それぞれの測定項目を任意に測定してもよい。また、各測定項目の順番その他の測定フローは上述したものに限定されないことはいうまでもない。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のロール部材測定装置は、ロール部材のセットが非常に容易で且つ汎用性があり、ロール部材の端面位置をも簡単な機構で容易に測定できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るロール部材測定装置の正面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るロール部材測定装置の平面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るロール部材測定装置の保持装置を示す要部概略正面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るロール部材測定装置の保持装置を示す要部概略側面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係るロール部材測定装置の測定フローの一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施の形態に係るロール部材測定装置による直径等の測定フローの一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施の形態に係るロール部材測定装置による端面位置の測定フローの一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施の形態に係るロール部材測定装置による真直度の測定フローの一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施の形態に係るロール部材測定装置による直径および振れの測定を説明する説明図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係るロール部材測定装置による端面測定を説明する説明図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係るロール部材測定装置による真直度測定を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０  ゴムロール
１１  回転軸
１２  コロ
２０Ａ，２０Ｂ  保持装置
２１Ａ，２１Ｂ  プーリ
２２  回転用モータ
２３  従動プーリ
２４  駆動プーリ
２５  ゴムベルト
２６  テンションプーリ
２８  基準端部材
２８ａ  基準面
３０  基準テーブル
３１  移動用モータ
３３  リニアスケール
４０  基台
５０  レーザ測定手段
５１  レーザ発信器
５２  レーザ受信器
６１  レバー
６２  支軸
６３  傾斜ロール
６４  ばね
【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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0003704193.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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