(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のワークの内径寸法をエアの背圧を検出して測定するワーク内径寸法測定装置において、
前記ワーク又は内径寸法が既知のマスタが軸に沿って挿入されるワーク受け穴が形成された保持手段本体と、
前記ワーク受け穴の開口部に配設され、前記ワーク受け穴に挿入されるワーク又はマスタが挿通される弾性変形可能な保持リングと、
前記保持リングを介して前記保持手段本体に進退自在に設けられ、前記保持リングを前記保持手段本体との間で押圧して挟み込むことにより、前記保持リングを弾性変形させて、その内径を縮径させる押圧部材と、
前記ワーク受け穴に連通され、該ワーク受け穴内に圧縮エアを供給するエア供給路と、
からなるワーク保持手段を有し、
前記保持リングを通して前記ワーク受け穴にワーク又はマスタを挿入したのち、前記押圧手段で前記保持リングを押圧して前記保持リングの内径を縮径させることにより、前記ワーク受け穴に挿入されたワーク又はマスタの外周部を前記保持リングの内周部で締め付けて固定するとともに、前記ワーク受け穴の開口部を前記保持リングでシールすることを特徴とするワークの内径寸法測定装置。
【請求項２】
前記ワーク保持手段に保持されたワーク又はマスタの内周部に圧縮エアを供給するエア供給手段と、
前記エア供給手段で前記ワーク又はマスタの内周部に供給した圧縮エアの背圧を検出する背圧検出手段と、
前記背圧検出手段で検出されたマスタの背圧の検出値に基づいて内径寸法と背圧との関係を示す背圧特性を算出する背圧特性演算手段と、
前記背圧検出手段で検出されたワークの背圧から前記背圧特性に基づいてワークの内径寸法を算出する内径寸法演算手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のワークの内径寸法測定装置。
【請求項３】
前記ワーク保持手段に保持されたワーク及び／又は前記マスタ保持手段に保持されたマスタの開口端を閉塞する閉塞手段と、
前記背圧検出手段で検出されたワークの背圧の検出値に基づいて前記ワーク保持手段のワーク受け穴に供給するエアの漏れ及び／又は前記背圧検出手段で検出されたマスタの背圧の検出値に基づいて前記マスタ保持手段のワーク受け穴に供給するエアの漏れを検出するエア漏れ検出手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１及び請求項２に記載のワークの内径寸法測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの内径寸法測定装置に係り、特にフェルール等の微小円筒形ワークの内径寸法を測定するワークの内径寸法測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フェルール等の微小円筒形ワークの内径寸法を測定する場合、従来は、測定者が所定寸法のピンゲージをワークの内周部に挿入して測定していた。また、自動で測定を行う場合は、ワークをＶ台等に載置し、その内径部に接触式測定器の触針を当接させてワークを回転させ、そのときの触針の変位量からワークの内径寸法を求めていた。あるいは、例えば特開平８−２９６４２号公報や特開平１０−２２７６１９号公報、特開平６−１７４４３３号公報に開示されているように、Ｖ台等に載置したワークを回転させながら、その端面をＣＣＤカメラで撮像し、得られた画像データから画像処理によりワークの内径寸法を求めていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ピンゲージを用いた測定は、測定者が１本１本ワークを手作業で測定しなければならず、多大な労力を要するという欠点があった。また、手作業による測定のため正確性に欠けるという欠点もあった。さらに、ピンゲージを挿入して測定する方式のため、測定が進行するとピンゲージが磨耗し、正確な測定ができなくなるという欠点もあった。
【０００４】
一方、自動で測定を行う方式の場合は、いずれもワークを回転させながら測定しなければならないため、測定に時間がかかるという欠点があった。また、ワークを回転させるための機構が必要となり、装置が大型化するという欠点があった。さらに、Ｖ台等に載置した状態でワークを回転させるため、Ｖ台等に磨耗が生じ、正確な測定ができなくなるという欠点もあった。また、接触式測定器を用いた測定では、触針をワークの内径部に挿入する必要がある関係上、測定可能な径に限度があり、フェルール等の小径のワークの測定ができないという欠点があった。一方、画像処理を用いた測定では、端面における径しか測定できないという欠点があった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、シンプルな構成で簡単かつ正確にワークの内径寸法測定することができるワークの内径寸法測定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、円筒状のワーク内径寸法をエアの背圧を検出して測定するワークの内径寸法測定装置において、前記ワーク又は内径寸法が既知のマスタが軸に沿って挿入されるワーク受け穴が形成された保持手段本体と、前記ワーク受け穴の開口部に配設され、前記ワーク受け穴に挿入されるワーク又はマスタが挿通される弾性変形可能な保持リングと、前記保持リングを介して前記保持手段本体に進退自在に設けられ、前記保持リングを前記保持手段本体との間で押圧して挟み込むことにより、前記保持リングを弾性変形させて、その内径を縮径させる押圧部材と、前記ワーク受け穴に連通され、該ワーク受け穴内に圧縮エアを供給するエア供給路と、からなるワーク保持手段を有し、前記保持リングを通して前記ワーク受け穴にワーク又はマスタを挿入したのち、前記押圧手段で前記保持リングを押圧して前記保持リングの内径を縮径させることにより、前記ワーク受け穴に挿入されたワーク又はマスタの外周部を前記保持リングの内周部で締め付けて固定するとともに、前記ワーク受け穴の開口部を前記保持リングでシールすることを特徴としている。
【０００７】
本発明の請求項１によれば、ワークの内径寸法が０.０５ｍｍ〜１ｍｍという極微小であり、かつ精密に加工されたフェルール等のワークをエアの背圧を検出して測定する際、シンプルな構成で確実にワークの保持、及びエアのシールを行う事が可能となり、簡単かつ正確にワークの内径寸法を測定することが可能となる。
【０００８】
本発明の請求項２は、請求項１において、前記内径寸法測定装置は、前記ワーク保持手段に保持されたワーク又はマスタの内周部に圧縮エアを供給するエア供給手段と、前記エア供給手段で前記ワーク又はマスタの内周部に供給した圧縮エアの背圧を検出する背圧検出手段と、前記背圧検出手段で検出されたマスタの背圧の検出値に基づいて内径寸法と背圧との関係を示す背圧特性を算出する背圧特性演算手段と、前記背圧検出手段で検出されたワークの背圧から前記背圧特性に基づいてワークの内径寸法を算出する内径寸法演算手段とからなることを特徴としている。
【０００９】
本発明の請求項２によれば、ワークの内径寸法をエアの背圧を検出して測定することができるので、シンプルな構成で簡単且つ正確にワーク内径寸法の測定が可能になる。
【００１０】
本発明の請求項３は、請求項１及び請求項２において、前記ワーク保持手段に保持されたワーク及び／又は前記マスタ保持手段に保持されたマスタの開口端を閉塞する閉塞手段と、前記背圧検出手段で検出されたワークの背圧の検出値に基づいて前記ワーク保持手段のワーク受け穴に供給するエアの漏れ及び／又は前記背圧検出手段で検出されたマスタの背圧の検出値に基づいて前記マスタ保持手段のワーク受け穴に供給するエアの漏れを検出するエア漏れ検出手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
本発明の請求項３によれば、ワーク保持手段のエア漏れの有無をシンプルな構成で簡単かつ正確に検出することが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るワークの内径寸法測定装置の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る内径寸法測定装置の全体構成を示す概略図である。同図に示すように、内径寸法測定装置は、測定部１０、供給部１２、回収部１４、マスタ格納部１６、搬送部１８及び制御部７０で構成され、フェルール等の微小円筒形ワークの内径寸法を測定する。
【００１４】
測定部１０は、ワークＷの内径寸法の測定を行う。この測定部１０は、ワークＷを保持するための複数の測定台２０と、その測定台２０に保持されたワークＷの内径寸法を測定する複数のエアマイクロメータ２２とで構成されている。
【００１５】
測定台２０は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、測定台本体２４、押圧リング２６、保持リング２８及び押圧手段（不図示）で構成されている。
【００１６】
測定台本体２４は、垂直に設置され、その中央にエア供給路３０が形成されている。測定台本体２４の上面には、円形状の凹部３２が形成され、その凹部３２の中央にはワーク受け穴３４が所定の深さをもって形成されている。このワーク受け穴３４は、エア供給路３０と同軸上に形成され、測定対象のワークＷと略同径に形成されている。
【００１７】
押圧リング２６は、その軸線に沿ってワークよりも若干大径のワーク挿通穴３６が形成されている。この押圧リング２６は、測定台本体上面に形成された凹部３２内に嵌入されており、その凹部３２の内周面をガイド面として凹部３２内を軸方向に沿って摺動自在に支持されている。また、この押圧リング２６の下面には、中央に向かって傾斜するテーパ状の押圧面３８が形成され、保持リング２８が当接されている。
【００１８】
保持リング２８は、弾性体で成形され、測定台本体２４の上面に形成された凹部３２内に収納されている。この保持リング２８は、ワーク受け穴３４と同軸上に配置されており、押圧リング２６の押圧面３８に押圧されることにより、押し潰されて、その内径が縮径する。なお、保持リング２８は、通常状態（無負荷の状態）の内径が、測定対象のワークＷの外径よりも大きいものが使用される。したがって、ワークＷは、保持リング２８に挿通される際、ほぼ非接触の状態で挿通される。
【００１９】
図示しない押圧手段は、たとえばシリンダで構成され、押圧リング２６を測定台本体２４に向けて押圧する。
【００２０】
以上のように構成された測定台２０は、図２（ａ）に示すように、押圧リング２６のワーク挿通穴３６からワークＷを挿入すると、そのワークＷの先端部分が測定台本体２４に形成されたワーク受け穴３４に挿入される。この状態で同図（ｂ）に示すように、押圧リング２６を図示しない押圧手段で測定台本体２４に向けて押圧すると、保持リング２８が押圧リング２６の押圧面３８に押し潰されて、その内径が縮径する。この結果、ワークＷの外周部が保持リング２８に締め付けられて、ワークＷが測定台２０に保持される。また、保持リング２８は、ワークＷの外周に密着するので、これにより、ワークＷとワーク受け穴３４との間がシールされる。
【００２１】
なお、ワークＷを取り外す時は、押圧手段による押圧リング２６の押圧を解除する。これにより、押圧リング２６が保持リング２８の弾性復元力で元の位置に復帰するとともに、保持リング自身もその弾性復元力で元の径に復帰する。これにより、ワークＷへの締め付けが解除され、取り出し可能になる。
【００２２】
エアマイクロメータ２２は、図１に示すように、エア源４０、レギュレータ４２、Ａ／Ｅ変換器４４及び管制部４６で構成されている。
【００２３】
エア源４０からは、温度、湿度が一定に調整された圧縮エアが供給される。レギュレータ４２は、このエア源４０から供給された圧縮エアを一定圧力に調整する。そして、このレギュレータ４２で一定圧力に調整された圧縮エアが、Ａ／Ｅ変換器４４を介して測定台本体２４のエア供給路３０に供給される。
【００２４】
エア供給路３０に供給された圧縮空気は、測定台２０に保持されたワークＷの内周部を通って外部へと噴出される。Ａ／Ｅ変換器４４は、このときの圧縮エアの背圧を内蔵するベローズと差動変圧器とによって電気信号に変換し、管制部４６に出力する。そして、管制部４６は、この電気信号に基づいてワークＷの内径寸法を算出する。算出された内径寸法は、管制部４６に備えられたモニタ４６Ａに表示されるとともに、データとして管制部４６に備えられたメモリ（不図示）に記録される。
【００２５】
供給部１２は、測定対象のワークＷの供給を行う。この供給部１２は、測定対象のワークＷが多数収容される供給台４８を備えている。供給台４８は、たとえば上面に多数の穴が一定ピッチで形成されたプレートで構成され、その穴に測定対象のワークＷが一つずつ収容される。
【００２６】
回収部１４は、測定が終了したワークＷを回収する。この回収部１４は、ＯＫワーク（所定の基準に合致したワーク）が収容されるＯＫ回収台５０ＡとＮＧワーク（所定の基準に合致しないワーク）が収容されるＮＧ回収台５０Ｂとを備えている。各回収台５０Ａ、５０Ｂは、供給台４８と同様、たとえば上面に多数の穴が一定ピッチで形成されたプレートで構成され、その穴に測定を終えたワークＷが一つずつ収容される。
【００２７】
マスタ格納部１６は、エアマイクロメータ２２の零較正及び倍率較正に使用するマスタＭを格納する。このマスタ格納部１６は、マスタＭが格納されるマスタ格納台５２を備えている。マスタ格納台５２は、供給台４８と同様、たとえば上面に多数の穴が一定ピッチで形成されたプレートで構成され、その穴にマスタが一つずつ収容される。
【００２８】
搬送部１８は、測定対象のワークＷを供給部１２から測定部１０に搬送するとともに、測定を終えたワークＷを測定部１０から回収部１４に搬送する。また、マスタＭをマスタ格納部１６から測定部１０に搬送するとともに、較正が終了したマスタＭをマスタ格納部１６に搬送する。この搬送部１８は、トランスファーロボット５４を備えている。トランスファーロボット５４は、天井フレーム（不図示）に配設されたガイドレール５６に沿って走行する走行体５８と、その走行体５８に設けられた伸縮自在なアーム６０と、そのアーム６０の先端に設けられた開閉自在なハンド６２とで構成されている。ワークＷは、このハンド６２で把持されて搬送される。
【００２９】
制御部７０は、あらかじめ設定された動作プログラムに従って内径寸法測定装置を構成する個々の装置を制御する。この制御部７０には各種情報の入力手段としてのタッチパネル（不図示）が備えられている。
【００３０】
前記のごとく構成された本実施の形態の内径寸法測定装置の作用は次のとおりである。なお、ここでは外径２．５ｍｍ、内径寸法０．１２５ｍｍで製造されたフェルールの内径寸法ｄを測定し、その結果に基づき合否を判定して分別回収する場合を例に説明する。すなわち、測定の結果、あらかじめ設定した基準を満たしていれば、ＯＫワークとしてＯＫ回収台５０Ａに回収し、満たしていない場合は、ＮＧワークとしてＮＧ回収台５０Ｂに回収する。
【００３１】
まず、ワークＷの測定に先立ってエアマイクロメータ２２のキャリブレーション、すなわち零較正と倍率較正が行われる。キャリブレーションは制御部７０にキャリブレーションの実施信号が入力されることにより実施される。
【００３２】
まず、制御部７０はトランスファーロボット５４を駆動し、マスタ格納部１６から零調整用のマスタＭを取り出して測定部１０に搬送する。測定部１０に搬送されたマスタＭは、測定台２０に受け渡されて測定台２０に保持される。
【００３３】
ここで、マスタＭの保持は、押圧リング２６のワーク挿通穴３６にマスタＭを挿入し、トランスファーロボット５４による把持を解除したのち、図示しない押圧手段で押圧リング２６を測定台本体２４に向けて押圧することにより行う。これにより、保持リング２８が押圧リング２６に押し潰され、その押し潰された保持リング２８に把持されて、マスタＭが測定台２０に保持される。
【００３４】
また、マスタＭは、その先端がワーク受け穴３４に挿入されて保持されるが、このマスタＭとワーク受け穴３４との間に形成される隙間は、保持リング２８が押し潰されることによって、その保持リング２８にシールされる。したがって、エア供給路３０にエアを供給すると、供給されたエアは全て保持されたマスタＭの内周部に供給されるようになる。
【００３５】
マスタＭが測定台２０に保持されると、エア源４０が駆動され、レギュレータ４２によって一定圧に調整された圧縮エアが、Ａ／Ｅ変換器４４を介して測定台２０のエア供給路３０に供給される。このエア供給路３０に供給された圧縮エアは、マスタＭの内周部を通って外部に排気される。そして、このときの圧縮エアの背圧がＡ／Ｅ変換器４４によって検出され、電気信号として管制部４６へと出力される。管制部４６は、その電気信号として出力された零調整用のマスタＭの背圧データを内蔵するメモリに記憶する。
【００３６】
零調整用のマスタＭの測定が終了すると、エアの供給が停止され、マスタＭのロックが解除される。すなわち、押圧手段による押圧リング２６の押圧が解除され、保持リング２８による締め付けが解除される。そして、このロックが解除されたマスタＭがトランスファーロボット５４によって測定台２０から取り除かれ、マスタ格納部１６の元の位置に回収される。
【００３７】
次に、トランスファーロボット５４は、マスタ格納部１６から倍率調整用のマスタＭを取り出し、測定部１０に搬送する。測定部１０に搬送されたマスタＭは、同様にして測定台２０に受け渡され、測定台２０に保持される。そして、この倍率調整用のマスタＭが測定台２０に保持されると、再びエア源４０が駆動され、測定台２０のエア供給路３０に圧縮エアが供給される。エア供給路３０に供給された圧縮エアは、同様にマスタＭの内周部を通って外部に排気される。そして、このときの背圧がＡ／Ｅ変換器４４によって検出されて電気信号として管制部４６へと出力される。管制部４６は、その電気信号として出力された倍率調整用のマスタＭの背圧データを内蔵するメモリに記憶する。
【００３８】
倍率調整用のマスタＭの測定が終了すると、エアの供給が停止され、マスタＭのロックが解除される。そして、このロックが解除されたマスタＭがトランスファーロボット５４によって測定台２０から取り除かれ、マスタ格納部１６の元の位置に回収される。
【００３９】
管制部４６は、測定された零調整用のマスタＭの背圧データと倍率調整用のマスタＭの背圧データ、及び、あらかじめ測定されている各マスタＭの既知の内径寸法のデータに基づいて、内径寸法の変化と背圧変化との関係（背圧特性）を求める。また、零調整用のマスタＭの背圧の測定値を測定の基準値に設定する。
【００４０】
以下の測定では、この零調整用のマスタＭとの背圧変化を検出することにより、ワークＷの内径寸法ｄが測定される。
【００４１】
なお、上記のように零調整用のマスタと倍率調整用のマスタは、他の方法で精密に内径寸法が測定されたものを使用し、オペレータは、あらかじめその寸法値を管制部４６に入力しておく（制御部７０のタッチパネル（不図示）を利用して入力）。また、零調整用のマスタと倍率調整用のマスタは、ともに内径寸法が異なるものが使用される（小範と大範）。
【００４２】
以上によりエアマイクロメータ２２のキャリブレーションが終了する。なお、本実施の形態の内径寸法測定装置にはエアマイクロメータ２２が複数設けられているので、その全てについてキャリブレーションを実施する。そして、全てのマイクロメータ２２のキャリブレーションが終了したのち、ワークＷの測定が開始される。
【００４３】
まず、トランスファーロボット５４が駆動され、供給部１２から測定対象のワークＷが取り出される。そして、そのトランスファーロボット５４によって測定部１０に搬送される。測定部１０に搬送されたワークＷは、測定台２０に受け渡され、測定台２０に保持される。
【００４４】
ここで、このワークＷの保持は、上述したマスタＭの保持の時と同様に押圧リング２６のワーク挿通穴３６にワークＷを挿入し、図示しない押圧手段で押圧リング２６を測定台本体２４に向けて押圧することにより行う。これにより、保持リング２８が押圧リング２６に押し潰され、その押し潰された押圧リング２６に把持されて、ワークＷが測定台２０に保持される。また、これと同時にワークＷとワーク受け穴３４との間がシールされる。
【００４５】
ワークＷが測定台２０に保持されると、エア源４０が駆動され、レギュレータ４２によって一定圧に調整された圧縮エアがＡ／Ｅ変換器４４を介して測定台２０のエア供給路３０に供給される。このエア供給路３０に供給された圧縮エアは、ワークＷの内周部を通って外部に排気される。そして、このときの圧縮エアの背圧がＡ／Ｅ変換器４４によって検出され、電気信号として管制部４６へと出力される。
【００４６】
管制部４６は、Ａ／Ｅ変換器４４からの電気信号に基づいてワークＷの内径寸法ｄを演算する。すなわち、あらかじめ求めた背圧特性に基づいて測定された背圧からワークＷの内径寸法ｄを算出する。算出された内径寸法ｄは、管制部４６に備えられたモニタ４６Ａ上に表示されるとともに、データとして管制部に備えられたメモリ（不図示）に記録される。
【００４７】
以上により１つのワークＷの内径寸法の測定が終了する。測定が終了すると、エア源４０の駆動が停止され、測定台２０によるワークＷの保持が解除される。すなわち、押圧手段（不図示）による押圧リング２６の押圧が解除され、保持リング２８によるワークＷの締め付けが解除されて、ワークＷのロックが解除される。そして、そのフリーになったワークが、トランスファーロボット５４によって測定台２０から取り上げられ、そのままトランスファーロボット５４によって回収部１４へと搬送される。
【００４８】
ここで、回収部１４には、所定の基準に合致したＯＫワークが収容されるＯＫ回収台５０Ａと、基準に合致していないＮＧワークが収容されるＮＧ回収台５０Ｂとが備えられているので、回収されたワークＷは、その測定結果に応じて各回収台５０Ａ、５０Ｂに分別して回収される。すなわち、制御部７０において、回収されたワークＷの内径寸法ｄが、あらかじめ設定された基準を満たしているか否かを判定し、満たしている場合はＯＫ回収台５０Ａに回収させ、満たしていない場合はＮＧ回収台５０Ｂに回収させる。
【００４９】
以上一連の工程で１つのワークＷの測定作業が完了する。以下、同様の作業を繰り返し実施することにより、供給部１２の供給台４８に収容された全てのワークＷの測定を実施するが、本実施の形態の内径寸法測定装置には、測定部１０に複数の測定台２０、２０、…を備えているので、この複数の測定台２０、２０、…に順次ワークＷを供給してゆきながら測定を進行させる。すなわち、複数ある測定台２０、２０、…に順次ワークＷを供給し、測定が終了するたびに順次ワークＷを補充してゆく。これにより、測定の待ち時間をなくしてトランスファーロボット５４を効率よく稼動でき、効率のよい測定を行うことができる。
【００５０】
このように、本実施の形態の内径寸法測定装置では、ワークＷの内周部に圧縮エアを供給し、その背圧変化に基づいてワークＷの内径寸法ｄを測定する。この方法によれば、ワークＷを回転させたり、移動させたりすることなく、ワークＷの内径寸法を測定することができる。これにより、短時間でワークＷの内径寸法を測定することができる。また、回転機構や移動機構が不要になるので、装置全体をコンパクトにまとめることができる。
【００５１】
また、従来の接触式測定器を用いた測定のように触針をワークＷに挿入するようなことがないので、フェルール等の極小径のワークであっても、有効にその内径寸法を測定することができる。このように、本実施の形態の内径寸法測定装置は、非接触で内径寸法を測定するので、極小径ワークの内径寸法の測定に特に有効である。特に、フェルール等の内径寸法が０．０５ｍｍ〜１ｍｍの円筒形ワークの寸法測定に有効である。
【００５２】
また、本実施の形態の内径寸法測定装置は、フェルールのように細くて長いワーク、すなわち外径寸法に対して軸方向の長さが長いワークＷの内径寸法の測定に特に有効である。すなわち、図３に示すように、一般にフェルールは、その内周部端面に面取りＣが施されており、このように面取りＣが施されたワークＷの内周部に圧縮エアを供給すると、その面取りＣの影響で正確な背圧測定ができないおそれがある。しかし、外径寸法Ｄに対して長さＬが十分に長いワークＷの場合、内周部端面に面取りＣが形成されていても、その影響を無くすことができ、安定した測定を行うことができる。したがって、測定対象とするワークＷは、内径寸法ｄに対する長さＬの関係が、（Ｌ／ｄ）＞５となるような関係のワークＷであることが好ましい。
【００５３】
なお、本実施の形態では、回収部１４において、測定されたワークをＯＫワークとＮＧワークとに分別して回収しているが、更に細かいランクに分けて回収するようにしてもよい。
【００５４】
また、本実施の形態では、測定部１０において、測定台２０を複数設けているが、単独で設置するようにしてもよい。なお、本実施の形態のように、測定台２０を複数設けることにより、複数のワークＷの測定を効率よく実施することができる。
【００５５】
次に、本発明に係るワークの内径寸法測定装置の第２の実施の形態について説明する。
【００５６】
ここで、本実施の形態では、上述した内径寸法装置におけるエアマイクロメータ２２のキャリブレーション方法の他の実施の形態について説明する。
【００５７】
上述したように本発明に係る内径寸法測定方法及び装置は、非接触で測定を実施することから、極小径ワークの内径寸法の測定に有効である。
【００５８】
しかしながら、測定対象のワークＷが小径になればなるほど、マスタの製作も困難になる。
【００５９】
そこで、本実施の形態では、一定の不確かさを有するマスタを用いてエアマイクロメータ２２のキャリブレーションを実施する方法について説明する。
【００６０】
まず、一定の不確かさを有するマスタＭを複数個用意する。ここでは、測定対象のワークＷの内径寸法が０．０５ｍｍ〜１ｍｍであるものとして、０．５μｍ程度の不確かさを有するマスタＭを複数個用意する。
【００６１】
キャリブレーションは、この一定の不確かさを有する複数のマスタＭについてそれぞれ背圧を測定し、得られた測定結果から最小自乗法を用いて最適な背圧特性を算出する。
【００６２】
このように、一定の不確かさを有する複数のマスタを使用し、最小自乗法などの統計手法を用いて最適値を算出することにより、マスタの有する不確かさの影響を軽減でき、精度の高い測定を行うことができる。
【００６３】
なお、背圧特性の最適値を算出する方法は、最小自乗法に限らず、測定値の平均を採る等、各種の統計的手法を用いることができる。
【００６４】
また、この複数個のマスタＭは、それぞれマスタ格納部１６のマスタ格納台５２に収容され、トランスファーロボット５４によって順次測定台２０へと搬送される。
【００６５】
次に、本発明に係るワークの内径寸法測定装置の第３の実施の形態について説明する。
【００６６】
上述した実施の形態の内径寸法測定装置では、マスタ格納部１６に格納されたマスタＭをトランスファーロボット５４によって測定台２０に搬送してエアマイクロメータ２２のキャリブレーションを行っている。本実施の形態では、このマスタＭの搬送作業を行わずにエアマイクロメータ２２のキャリブレーションを実施するための方法を提供する。なお、キャリブレーション機構以外の構成は、上述した実施の形態の内径寸法測定装置と同じなので、ここでは、このキャリブレーション機構の構成についてのみ説明する。
【００６７】
図４は、キャリブレーション機構の構成を示すブロック図である。同図に示すように、測定台２０の近傍には、零調整用マスタ測定台８０と倍率調整用マスタ測定台８２が設置されている。この零調整用マスタ測定台８０と倍率調整用マスタ測定台８２の構成は測定台２０と同じである。すなわち、測定台本体２４、押圧リング２６、保持リング２８及び押圧手段（不図示）で構成され、押圧リング２６で保持リング２８を押し潰してマスタを保持する。
【００６８】
各測定台２０、８０、８２のエア供給路３０、３０、３０には、それぞれ分岐配管８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃが接続されている。この分岐配管８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃは、それぞれ切替装置８６に接続されている。切替装置８６には、エア源４０からの圧縮エアが、レギュレータ４２、Ａ／Ｅ変換器４４を介して供給され、切替装置８６は、この供給された圧縮エアをいずれかの分岐配管８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃに選択的に供給する。すなわち、切替装置８６は、エア源４０からの圧縮エアの供給先を選択的に切り替える。この切り替えは、制御部７０からの駆動信号によって行われる。
【００６９】
以上のように構成された本実施の形態のキャリブレーション機構の作用は次のとおりである。
【００７０】
まず、トランスファーロボット５４がマスタ格納部１６から零調整用のマスタＭを取り出し、測定部１０に搬送する。測定部１０に搬送された零調整用のマスタＭは、零調整用マスタ測定台８０に受け渡され、その零調整用マスタ測定台８０に保持される。
【００７１】
次に、トランスファーロボット５４は、マスタ格納部１６から倍率調整用のマスタＭを取り出し、測定部１０に搬送する。測定部１０に搬送された倍率調整用のマスタＭは、倍率調整用マスタ測定台８２に受け渡され、その倍率調整用マスタ測定台８２に保持される。
【００７２】
各マスタがマスタ測定台８０、８２に保持されると、エア源４０が駆動され、レギュレータ４２によって一定圧に調整された圧縮エアが、Ａ／Ｅ変換器４４を介して切替装置８６に供給される。
【００７３】
ここで、切替装置８６は接続先が零調整用マスタ測定台８０となっており、供給された圧縮エアは、零調整用マスタ測定台８０に供給される。この零調整用マスタ測定台８０に供給された圧縮エアは、零調整用のマスタＭの内周部を通って外部に排気され、このときの圧縮エアの背圧がＡ／Ｅ変換器４４によって検出される。そして、その背圧の検出値が電気信号として管制部４６へと出力される。管制部４６は、その電気信号として出力された零調整用のマスタＭの背圧データを内蔵するメモリに記憶する。
【００７４】
零調整用のマスタＭの測定が終了すると、エアの供給が停止される。そして、切替装置８６の接続先が零調整用マスタ測定台８０から倍率調整用マスタ測定台８２に切り替えられる。この状態でエア源４０が再び駆動され、レギュレータ４２によって一定圧に調整された圧縮エアが、Ａ／Ｅ変換器４４を介して切替装置８６に供給される。そして、その切替装置８６を介して倍率調整用マスタ測定台８２に供給される。この倍率調整用マスタ測定台８２に供給された圧縮エアは、倍率調整用のマスタＭの内周部を通って外部に排気され、このときの圧縮エアの背圧がＡ／Ｅ変換器４４によって検出される。そして、その背圧の検出値が電気信号として管制部４６へと出力される。管制部４６は、その電気信号として出力された倍率調整用のマスタＭの背圧データを内蔵するメモリに記憶する。
【００７５】
以上により零調整用のマスタＭ及び倍率調整用のマスタＭの測定が終了する。管制部４６は、その測定された零調整用のマスタＭの背圧と倍率調整用のマスタＭの背圧、及び、各マスタＭの既知の内径寸法データに基づいて、内径寸法の変化と背圧変化との関係（背圧特性）を求める。また、零調整用のマスタＭの背圧の測定値を測定の基準値に設定する。
【００７６】
以上一連の工程でエアマイクロメータ２２のキャリブレーションが終了する。この後、切替装置８６の接続先が倍率調整用マスタ測定台８２から測定台２０に切り替えられる。そして、この測定台２０を用いてワークＷの測定が順次行われる。
【００７７】
このように、本実施の形態のキャリブレーション機構によれば、圧縮エアの供給先を切り替えるだけで、簡単にエアマイクロメータ２２のキャリブレーションを行うことができる。キャリブレーションは、測定精度を維持するために定期的に行う必要があるが、本実施の形態のキャリブレーション機構を用いれば、マスタＭを付け替えたりする必要がないので、短時間でキャリブレーションを行うことができる。これにより、キャリブレーションに費やす時間を大幅に低減でき、処理効率が向上する。
【００７８】
なお、測定対象のワークＷが変わった場合には、それに応じて零調整用マスタ測定台８０及び倍率調整用マスタ測定台８２にセットする零調整用のマスタＭ及び倍率調整用のマスタＭを変更する。
【００７９】
次に、本発明に係るワークの内径寸法測定装置の第４の実施の形態について説明する。
【００８０】
本実施の形態の内径寸法測定装置は、上述した第１の実施の形態の内径寸法測定装置にエア漏れをチェックする機構を備えたものである。なお、このエア漏れをチェックするための機構以外の構成は、上述した第１の実施の形態の内径寸法測定装置の構成と同じなので、ここでは、このエア漏れをチェックするための機構についてのみ説明する。
【００８１】
図５は、エア漏れをチェックするために用いる封止装置９０が組み込まれた測定台２０の縦断面図である。同図に示すように、測定台本体２４の側部には、測定台本体２４に沿って支柱９２が垂直に立設されている。この支柱９２の頂部には、モータ９４が設置されており、そのモータ９４の出力軸９４Ａには、アーム９６が取り付けられている。アーム９６は、出力軸９４Ａに対して直交するように取り付けられており、モータ９４を駆動することにより、封止位置（同図において実線で示す位置）と待機位置（同図において二点破線で示す位置）との間を揺動する。アーム９６の先端には円盤状に形成されたゴム製のパッド９８が取り付けられており、このパッド９８を測定台２０に保持されたワーク又はマスタの上面に押し当てることにより、ワーク又はマスタの内周部上端が封止される。
【００８２】
なお、ワーク又はマスタは、アーム９６が封止位置に位置すると、パッド９８によって内周部が封止され、アーム９６が待機位置に位置すると、封止状態が解除される。
【００８３】
以上のように構成された封止装置９０を用いたエア漏れのチェック方法は次のとおりである。
【００８４】
トランスファーロボット５４によって測定部１０にワークＷが搬送されると、そのワークＷは測定台２０に保持される。
【００８５】
ここで、上述したようにワークＷは、その先端部がワーク受け穴３４に挿入された状態で測定台２０に保持され、そのワークＷとワーク受け穴３４との間に形成される隙間は、保持リング２８にシールされた状態で保持される。
【００８６】
したがって、ワークＷが確実に保持されていれば、エア供給路３０から供給したエアが漏れることはないが、たとえば保持不良などを起こした場合には、ワークＷとワーク受け穴３４との間からエアが漏れる場合がある。
【００８７】
そこで、ワークＷが測定台２０に保持されると、次のようにエア漏れをチェックして、ワークＷが測定台２０に確実に保持されているかを確認する。
【００８８】
まず、ワークＷが測定台２０に保持されると、モータ９４が駆動され、アーム９６が待機位置から封止位置に揺動する。これにより、アーム９６の先端部に設けられたパッド９８が測定台２０に保持されたワークＷの上端面に当接され、ワークＷの内周部上端が封止される。この状態でエア源４０が駆動され、測定台２０のエア供給路３０に圧縮エアが供給される。そして、このときの背圧がＡ／Ｅ変換器４４によって検出され、電気信号として管制部４６へと出力される。管制部４６は、その電気信号として出力された背圧に基づいてエア漏れの有無を判定する。すなわち、エア漏れが生じていれば、背圧に変化が現れるので、この背圧変化の有無をチェックして、ワークＷを保持した測定台２０のエア漏れの有無を判定する。
【００８９】
判定が終了すると、エア供給が停止され、再びモータ９４が駆動されて、アーム９６が元の待機位置に復帰する。この後、エア漏れが生じていないと判定した場合は、通常の測定を実施する。
【００９０】
一方、エア漏れが生じていると判定した場合には、ワークＷの保持をやり直す。すなわち、トランスファーロボット５４によってワークＷを取り上げ、再び測定台２０に保持させる。そして、同様の手順でエア漏れのチェックを行う。この結果、再びエア漏れと判定された場合には、装置異常として測定を停止し、警報を発する（たとえば、モニタ４６Ａ上に表示、あるいはブザー等）。オペレータは、この警報に基づきメンテナンス等を実施する。
【００９１】
このように、本実施の形態の内径寸法測定装置によれば、エア漏れのチェック機構を備えているので、エア漏れに基く誤測定を排除でき、常に正確な測定結果を得ることができる。
【００９２】
なお、エア漏れのチェックは、測定のたびに実施し、マスタＭの測定においても実施する。
【００９３】
また、本実施の形態では、測定台２０に封止装置９０を設けているが、ワーク又はマスタの内周部上端を封止する機構は、これに限定されるものではなく、たとえば、トランスファーロボット５４に設けるようにしてもよい。
【００９４】
なお、本実施の形態のエア漏れのチェック機構は、上述した第１の実施の形態の内径寸法測定装置だけでなく、第２、第３の実施の形態の内径寸法測定装置にも適用できる。
【００９５】
次に、本発明に係るワークの内径寸法測定装置の第５の実施の形態について説明する。
【００９６】
本実施の形態の内径寸法測定装置は、上述した第１の実施の形態の内径寸法測定装置にワーク端面の傷検査の機構を備えたものである。なお、この傷検査のための機構以外の構成は、上述した第１の実施の形態の内径寸法測定装置の構成と同じなので、ここでは、この傷検査のための機構についてのみ説明する。
【００９７】
図６は、端面傷検査装置１００を備えた測定台２０の縦断面図である。この端面傷検査装置１００は、測定台２０に保持されたワークＷの端面をＣＣＤで撮像し、その画像データに基づいてワーク端面の傷の有無を検出する。
【００９８】
図６に示すように、測定台２０の上方には、ＣＣＤカメラ１０２が設置されている。このＣＣＤカメラ１０２には、ＡＦレンズユニット１０４が取り付けられている。ＡＦレンズユニット１０４は、図示しないＡＦレンズ駆動手段によってＡＦ駆動され、測定台２０に保持されたワークＷの端面に合焦される。そして、このＡＦレンズユニット１０４で拡大されたワークＷの端面の像がＣＣＤカメラ１０２に内蔵されたＣＣＤに撮像される。
【００９９】
ＣＣＤカメラ１０２で撮像されたワークＷの端面の画像データは画像処理装置１０６に出力される。画像処理装置１０６は、その画像データを画像処理してワーク端面の傷の有無を検出する。
【０１００】
なお、ＣＣＤカメラ１０２は、図示しないロボットによって移動自在に設けられており、待機位置と測定位置との間を移動する。すなわち、通常は測定台２０の上方から退避した位置（待機位置）に位置しており、傷検査時にのみ測定台２０の上方に移動して端面の傷検査を実施する。
【０１０１】
前記のごとく構成された本実施の形態の内径寸法測定装置の作用は次のとおりである。
【０１０２】
トランスファーロボット５４によって測定部１０に搬送されたワークＷが測定台２０に保持されると、上述した実施の形態の手順に従ってワークＷの内径寸法が測定される。そして、このワークＷの内径寸法の測定が終了すると、図示しないロボットが駆動され、ＣＣＤカメラ１０２が待機位置から測定位置へと移動する。
【０１０３】
ＣＣＤカメラ１０２が測定位置に移動すると、ＡＦレンズユニット１０４がＡＦ駆動され、ＡＦレンズユニット１０４の焦点が、測定台２０に保持されたワークＷの端面に合焦する。そして、このＡＦレンズユニット１０４で拡大されたワークＷの端面の像がＣＣＤカメラ１０２に内蔵されたＣＣＤに撮像される。
【０１０４】
ＣＣＤカメラ１０２で撮像されたワークＷの端面の画像データは画像処理装置１０６に出力され、画像処理装置１０６は、その画像データを画像処理してワーク端面の傷の有無検出する。
【０１０５】
検出が終了すると、再び図示しないロボットが駆動され、ＣＣＤカメラ１０２が元の待機位置に復帰する。
【０１０６】
以上一連の工程でワークＷの端面傷検査を含む内径寸法の測定が終了する。そして、この端面傷検査の結果を含む内径寸法の測定結果に基づいてワークＷが回収部１４に分別回収される。すなわち、ＯＫワークとＮＧワークとに分別して回収される。
【０１０７】
このように、本実施の形態の内径寸法測定装置によれば、通常の内径寸法の測定に加えてワークＷの端面の傷の検査も行うことができる。これにより、別途端面の傷の検査を行う必要がなくなり、ワークの製品検査の効率化を図ることができる。
【０１０８】
なお、本実施の形態では、ＣＣＤで撮像されたワークＷの端面の画像データに基づいてワーク端面の傷の有無だけを検査するようにしているが、この画像データに基づいてワークＷの外径寸法や端面における内径寸法、外径と内径との偏芯量などを画像処理により求めるようにしてもよい。
【０１０９】
なお、本実施の形態の端面傷検査装置１００は、上述した第１の実施の形態の内径寸法測定装置だけでなく、第２〜第４の実施の形態の内径寸法測定装置にも適用できる。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ワークを回転させることなく、ワークの内径寸法を測定することができる。これにより、短時間で測定を行うことができる。また、ワークを回転させる機構が不要なので、コンパクトな装置を構成することができる。さらに、非接触で測定するので磨耗を生じることがなく、長期間使用しても常に正確で安定した測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内径寸法測定装置の全体構成を示す概略図
【図２】測定台の構成を示す縦断面図
【図３】ワークの構成を示す側面断面図
【図４】キャリブレーション機構の構成を示すブロック図
【図５】封止装置が組み込まれた測定台の縦断面図
【図６】端面傷検査装置を備えた測定台の縦断面図
【符号の説明】
１０…測定部、１２…供給部、１４…回収部、１６…マスタ格納部、１８…搬送部、２０…測定台、２２…エアマイクロメータ、２４…測定台本体、２６…押圧リング、２８…保持リング、３０…エア供給路、３２…凹部、３４…ワーク受け穴、３６…ワーク挿通穴、３８…押圧面、４０…エア源、４２…レギュレータ、４４…Ａ／Ｅ変換器、４６…管制部、４８…供給台、５０Ａ…ＯＫ回収台、５０Ｂ…ＮＧ回収台、５２…マスタ格納台、５４…トランスファーロボット、５６…ガイドレール、５８…走行体、６０…アーム、６２…ハンド、７０…制御部、８０…零調整用マスタ測定台、８２…倍率調整用マスタ測定台、８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃ…分岐配管、８６…切替装置、９０…封止装置、９２…支柱、９４…モータ、９４Ａ…出力軸、９６…アーム、９８…パッド、１００…端面傷検査装置、１０２…ＣＣＤカメラ、１０４…ＡＦレンズユニット、１０６…画像処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003654439.tif 000004
【図４】
0003654439.tif 000005
【図５】
0003654439.tif 000006
【図６】
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