(57)【要約】【課題】軸同士を接触させることなく高精度に芯出しを可能にする。【解決手段】サーボモータ軸１０と駆動対象軸２との芯出し作業を行う芯出し装置３において、レーザ光照射部１１と、受光素子１２と、ずれ検出部３３とを備える。レーザ光照射部１１は、サーボモータ軸１０を回転させながら、サーボモータ軸１０の中心軸上から駆動対象軸２の対面にレーザ光を照射する。受光素子１２は、駆動対象軸２の端面からの反射光を受光する。ずれ検出部３３は、受光された反射光の強度の変化点に基づいて、サーボモータ軸１０と駆動対象軸２との芯ずれを検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ軸と対象軸との芯出し作業を行う芯出し装置において、
前記モータ軸を回転させながら、前記モータ軸の中心軸上から前記対象軸の端面にレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、
前記対象軸の端面からの反射光を受光する受光手段と、
前記受光された反射光の強度の変化点に基づいて、前記モータ軸と対象軸との芯ずれを検出するずれ検出手段と
を具備することを特徴とする芯出し装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転軸同士を合わせる芯出し装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転軸同士を固定して回転させる場合、軸同士がずれていると、回転させたときに振動が発生し、連結部分から異音が発生したり、各部の破壊を起こすおそれがある。それらを防ぐために、芯出しという作業が必要になる。この芯出し作業とは、二つの軸の平行ずれや傾きずれを修正する作業のことである。
【０００３】
従来では、モータ軸と駆動対象軸とを物理的に接続させ、軸を回転させながら手作業で芯出し作業を行っている。しかしながら、この芯出し作業には、精度を出すために高度な技術が必要である。そのため、作業者の熟練度により精度がばらついてしまう。また、芯出し作業の際、物理的に軸同士を接続し、回転させなければ芯出し作業ができないため、作業中に軸を傷付けるおそれがある。さらに、駆動対象軸を回転させることが難しい場合、高精度な芯出し作業を行うことができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１４２１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、従来の手作業による芯出し作業では、高度な技術が必要であり、作業者の熟練度によって精度のばらつきが大きい。また、芯出し作業の際、物理的に軸同士を接続し、回転させる必要があるため、軸を傷付けるおそれがある。
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、軸同士を接触させることなく高精度に芯出しを可能にする芯出し装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、この発明に係る芯出し装置の一態様は、モータ軸と対象軸との芯出し作業を行う芯出し装置において、前記モータ軸を回転させながら、前記モータ軸の中心軸上から前記対象軸の端面にレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、前記対象軸の端面からの反射光を受光する受光手段と、前記受光された反射光の強度の変化点に基づいて、前記モータ軸と対象軸との芯ずれを検出するずれ検出手段とを具備するものである。
【０００７】
上記構成によれば、モータ軸から照射されたレーザ光による対象軸の端面からの反射応答を検出することで、反射強度の変化点から対象軸の端面の縁を正確に検出することが可能となる。このようにレーザ光を用いることで、モータ軸と対象軸とを物理的に接続することなく非接触で精度良く芯ずれを検出することが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
すなわちこの発明によれば、軸同士を接触させることなく高精度に芯出しを可能にする芯出し装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る芯出し装置の構成を示すブロック図。
【図２】駆動対象軸の芯ずれを示す図。
【図３】図１に示すレーザ光照射部におけるレーザ光の照射角度を調整するための構成例を示す図。
【図４】図１に示す駆動対象軸の位置、及び駆動対象軸の直径が異なる場合におけるレーザ光照射部の照射角度を示す図。
【図５】図１に示すレーザ光照射部の照射動作を示す図。
【図６】図１に示す受光部により受光される反射光の強度を示す図。
【図７】図１に示す駆動対象軸に対するレーザ光の照射方法を示す図。
【図８】サーボモータ軸の中心軸を基準として、平行ずれ、及び傾きずれがある場合における駆動対象軸端面の縁を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照してこの発明に係る実施形態を説明する。  
図１は、本実施形態に係る芯出し装置３の構成を示すブロック図である。この芯出し装置３は、サーボモータ軸１０と駆動対象軸２との芯出し作業を行うもので、図２（ａ）に示すような芯の平行ずれ、及び図２（ｂ）に示すような芯の傾きずれを検出し、このような芯ずれを修正する機構を有する。以降、芯の平行ずれ、及び芯の傾きずれについては、特に区別しない限り、芯ずれと表記する。
【００１１】
サーボモータ１には、レーザ光照射部１１と受光素子１２が取り付けられる。レーザ光照射部１１は、中空となっているサーボモータ軸１０の内部に設置され、サーボモータ軸１０から駆動対象軸２の端面に対してレーザ光を照射する。また、レーザ光照射部１１は、レーザ光の照射角度を調整するための構造を持つ。レーザ光の照射角度は、圧電素子等のアクチュエータにより調整することができる。例えば、図３（ａ）に示すように、圧電素子によりレーザ光発振器を駆動させる構造や、図３（ｂ）に示すように、レーザ光発振器はサーボモータ軸１０に固定し、鏡を圧電素子により駆動させる構造等がある。
【００１２】
これにより、図４（ａ），（ｂ）に示すように、駆動対象軸２の位置が変更されている場合、又は図４（ａ），（ｃ）で示すように、駆動対象軸２の直径が異なる場合であっても、レーザ光の照射角度が調整できるため、それぞれの場合に適したレーザ光を照射することが可能となる。上記レーザ光の照射角度は、後述する照射角度制御部３４１により制御される。
【００１３】
また、図５に示すように、レーザ光照射部１１は、サーボモータ軸１０を回転すると一緒に回転し、回転しながらレーザ光を駆動対象軸２の端面に照射する。
受光素子１２は、サーボモータ軸１０の先に取り付けられ、レーザ光照射部１１から駆動対象軸２の端面へ照射されたレーザ光の反射光を検出する。このとき、レーザ光は、斜めに照射されているため、駆動対象軸２の端面が完全反射面であれば、サーボモータ軸１０の外側に反射され、反射光を受光素子１２で検出できないことになる。しかし実際にはレーザ光は拡散反射されるため、受光素子１２で反射光を検出することができる。また、図６に示すように、駆動対象軸２の端面を横断してレーザ光を照射すると、端面の縁で反射光の強度が変化する。その強度の変化点が、端面の縁として受光素子１２により検出される。
【００１４】
次に、芯出し装置３について説明する。図１に示すように、芯出し装置３は、データ取得部３１と、記憶部３２と、ずれ検出部３３と、制御部３４とを有する。ずれ検出部３３は、芯ずれ量を定量的に算出する算出部３３１を有する。制御部３４は、上記レーザ光照射部１１におけるレーザ光の照射角度を制御する照射角度制御部３４１と、モータ固定台４を制御するモータ固定台制御部３４２と、サーボモータ軸１０を回転させるモータ軸回転制御部３４３を有する。
【００１５】
データ取得部３１は、受光素子１２により検出される反射光の強度等のデータを取得する。
図７は、駆動対象軸２に対するレーザ光の照射方法を示す図である。例えば、データを取得するためのレーザ光の照射方法としては、次のような照射方法１〜３が挙げられる。
【００１６】
（照射方法１）図７（ａ）に示すように、駆動対象軸２の端面全体を走査しながらレーザ光を照射し、サーボモータ軸１０を１回転させる。
（照射方法２）図７（ｂ）に示すように、駆動対象軸２の端面の縁近辺を走査しながらレーザ光を照射し、サーボモータ軸１０を１回転させる。
（照射方法３）図７（ｃ）に示すように、レーザ光の照射角度は変えずにサーボモータ軸１０を１回転させる。
【００１７】
データ取得部３１は、上記照射方法１〜３のような動作により受光素子１２で検出されるデータを取得し、記憶部３２に記憶する。
ずれ検出部３３は、記憶部３２に記憶されたデータに基づいて芯ずれを検出する。ここでは、ずれ検出部３３内の算出部３３１により、芯ずれ量を定量的に算出することができる。
上記照射方法１及び照射方法２の場合は、サーボモータ軸１０を１回転させると駆動対象軸２の端面の縁が円もしくは楕円として検出される。また、照射方法１及び照射方法２の場合は、駆動対象軸２の端面の縁に欠け、歪みにより強度の変化が曖昧になったとしても、駆動対象軸２端面の縁は、他点からの補完により円もしくは楕円として確定される。
【００１８】
照射方法３の場合は、レーザ光の照射角度により変化点が現れない場合がある。例えば図７（ｃ）の場合は、レーザ光の照射角度が小さすぎて変化点は現れない。このような場合は、制御部３４の照射角度制御部３４１によりレーザ光の照射角度を変えて、再度レーザ光を照射しながらサーボモータ軸１０を１回転させる。その動作を繰り返し、反射光の強度の変化点を検出する。円もしくは楕円として確定させるために、変化点は少なくとも５箇所検出させる。例えば、楕円を確定させるためには、変化点として、楕円の長軸の値、楕円の短軸の値、楕円の中心座標（ｘ座標及びｙ座標）及び長軸のｘ軸に対する傾きを検出する。
【００１９】
上記照射方法でレーザ光を照射し、駆動対象軸２の端面からの反射光の強度の変化点を検出することにより、駆動対象軸２の端面の縁が円もしくは楕円として確定される。傾きずれがある場合、縁は楕円として検出される。また、傾きずれがない場合、縁は円として検出される。
【００２０】
図８は、サーボモータ軸１０の中心軸を基準として、平行ずれ、及び傾きずれがある場合における駆動対象軸２端面の縁を示す図である。図８において、Ａが楕円の長軸、Ｂが短軸、Ｃが楕円の中心である。また、座標原点からＣ点までのずれが、平行ずれ量に相当する。また、Ａ：Ｂの比が、傾きずれ量に相当する。また、Ａとｘ軸のなす角度が、駆動対象軸２の傾き方向となる。
次に、算出部３３１は、レーザ光照射部１１の位置、駆動対象軸２端面におけるレーザ光の反射点、及び受光素子１２の位置でレーザ変位計の方法を用いて、サーボモータ軸１０の先から駆動対象軸２の端面までの距離を測定する。したがって、算出部３３１は、測定したサーボモータ軸１０の先から駆動対象軸２の端面までの距離と検出されたサーボモータ軸１０の座標系の楕円から、三角測量の方法を用いて、定量的な芯ずれ量を計算により求めることができる。
【００２１】
そして、制御部３４のモータ固定台制御部３４２は、ずれ検出部３３の算出部３３１により算出された定量的な芯ずれ量に基づいて、サーボモータ軸１０と駆動対象軸２とを一致させるように、モータ固定台４の位置を制御する。
【００２２】
以上のように、本実施形態では、サーボモータ軸１０を１回転させながら、レーザ光照射部１１により駆動対象軸２（芯出し作業を行う軸）の端面にレーザ光を照射し、受光素子１２により駆動対象軸２の端面からの反射光を受光する。ずれ検出部３３は、受光された反射光の強度の変化点により駆動対象軸２の端面の縁を円もしくは楕円として検出する。このとき、ずれ検出部３３において、楕円が検出されれば傾きずれ、座標原点から円の中心点がずれていれば平行ずれとして、芯ずれの有無を検出することができる。さらに、この芯出し装置は、レーザ光を用いることで、芯出し作業中に軸同士を物理的に接続する必要がないため、軸に傷を付けてしまうことを防ぐことができる。
【００２３】
したがって、本実施形態によれば、軸同士を接触させることなく高精度に芯出しを可能にする芯出し装置を提供することが可能となる。
また、算出部３３１により、駆動対象軸２のずれ方向、及びサーボモータ軸１０の先から駆動対象軸２端面までの距離が算出できる。このため、駆動対象軸２の平行ずれ量、及び傾きずれ量を定量的に求めることが可能となる。したがって、平行ずれ、及び傾きずれを調整するためのモータ固定台４の動かすべき量が定量的に求められる。
【００２４】
また、モータ固定台制御部３４２を備え、算出部３３１で求められた算出結果から、サーボモータ軸１０と駆動対象軸２とを一致させるように制御する。これにより、作業者が行っていた芯出し作業をモータ固定台制御部３４２で行うことが可能となる。したがって、軸同士を物理的に接続するためのアタッチメント等の取り付けが不要となる。また、作業者の熟練度に左右されず、芯出し作業が可能となる。
【００２５】
また、芯出し作業において、駆動対象軸２を回転させる必要がないため、駆動対象軸２を回転させることが難しい状況の場合でも、芯出し作業を行うことができる。
また、レーザ光照射部１１は、レーザ光の照射角度を調整するための構造を持つ。このため、サーボモータ軸１０から駆動対象軸２までの距離が変更になった場合や駆動対象軸２の直径が異なる場合でも対応することが可能となる。
【００２６】
なお、上記実施形態では、モータ固定台制御部３４２によりサーボモータ軸１０と駆動対象軸２とを一致させるように制御しているが、定量的な芯ずれ量を取得した作業者が芯出し作業を行ってもよい。
要するに、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１…サーボモータ、１０…サーボモータ軸、１１…レーザ光照射部、１２…受光素子、２…駆動対象軸、３…芯出し装置、３１…データ取得部、３２…記憶部、３３…ずれ検出部、３３１…算出部、３４…制御部、３４１…照射角度制御部、３４２…モータ固定台制御部、３４３…モータ軸回転制御部、４…モータ固定台。
【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】
2014139535.tif 000008
【図７】
2014139535.tif 000009
【図８】
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