(57)【要約】      （修正有）【課題】貫通孔が形成された多数個の部材を組み付けても各部材間の公差が累積せず、軸線に対する各貫通孔のずれを個々に所定のレベル以下に抑えることのできる組み付け方法と、その方法に用いるのに適した貫通孔ずれ量の確認装置を提供する。【解決手段】光軸上に中心指標を備えた拡大視用光学系（オートレベル２，反射鏡５）と、部材の貫通孔の輪郭に対応する輪郭対応線図とその中心点が付された透明板からなる貫通孔中心可視化用治具を用い、拡大視用光学系の光軸が各貫通孔の中心を沿わせるべき軸線に合致させて光学的基準軸を構築した状態で、部材を組み付けるごとに、貫通孔中心可視化用治具により貫通孔の輪郭基準でその中心を可視化し、これを拡大視用光学系により拡大してその中心指標に対するずれ量を読み取ることで、個々の部材の貫通孔の基準軸からのずれを保証しながら組み付ける。【選択図】図１
2014135249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれに貫通孔が形成された複数の部材を、各貫通孔の中心が同一の軸線上に位置するように組み付ける方法であって、
光軸上に中心指標を備えた拡大視用光学系と、上記貫通孔の輪郭に対応する輪郭対応線図とその輪郭対応線図の中心点とが付された透明板を用意し、拡大視用光学系の光軸が上記軸線と平行となるように調整するとともに、最初の部材を組み付けた後、その貫通孔の輪郭に上記透明板の輪郭対応線図を合致させた状態で、上記拡大視用光学系より透明板を拡大視し、その視野中で中心指標が透明板の中心点と一致するように当該光学系と貫通孔とを相対的に位置合わせすることで、拡大視用光学系の光軸により光学的基準軸を構築し、以後の部材を組み付けるごとに、組み付けた部材の貫通孔の輪郭に上記透明板の輪郭対応線図を合致させた状態で、上記拡大視用光学系の中心指標に対する上記透明板の中心点とのずれ量から、組み付けた部材の貫通孔の基準軸からのずれ量を確認することを特徴とする部材の組み付け方法。
【請求項２】
上記組み付けた部材の貫通孔の基準軸からのずれ量が規定量を越えているとき、その部材を取り外して再度組み付けることを特徴とする請求項１に記載の部材の組み付け方法。
【請求項３】
それぞれに貫通孔が形成された複数の部材を、各貫通孔の中心が同一の軸線上に位置するように組み付ける際に、１つの部材を組み付けるごとに当該部材の貫通孔中心の上記軸線からのずれ量を確認するための装置であって、
視野内に光軸中心を表す指標を備え、かつ、焦点位置の変更機能を有してなる拡大視用光学系と、その光学系の光軸が上記軸線に平行となるように角度調整を行う調整機構と、上記貫通孔の輪郭に対応する輪郭対応線図とその輪郭対応線図の中心点とが付された透明板からなる貫通孔中心可視化用治具とを備え、上記拡大視用光学系の光軸を上記軸線に沿わせて当該光軸を光学的基準軸とするとともに、上記貫通孔中心可視化用治具の輪郭対応線図を、組み付けた部材の貫通孔の輪郭に沿わせてその中心を上記中心点により可視化した状態で、その中心点と上記指標との間の距離から、部品の貫通孔中心の上記軸線とのずれ量を読み取るように構成されていることを特徴とする部材の貫通孔ずれ量確認装置。
【請求項４】
上記拡大視用光学系が、測量用の光学機器を含んでいることを特徴とする請求項３に記載の部材の貫通孔ずれ量確認装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば質量分析装置におけるイオン収束電極など、貫通孔が形成された複数の部材を、各部材の貫通孔が同軸に位置するように組み付ける方法と、その方法に用いるのに適した貫通孔のずれ量の確認装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析装置においては、イオンを収束させつつ次段に導くために、装置内の適宜箇所にイオンガイドやイオン収束レンズと称されるイオン輸送光学系が配置される（例えば特許文献１参照）。このようなイオン収束レンズの構成例を図４に縦断面図で示す。この例では、中心に貫通孔Ｅａが形成されたリング状の電極Ｅと、絶縁体からなるスペーサ部材である絶縁スペーサＳを交互に同軸上に１０個ずつ重ねて一体化している。
【０００３】
各電極Ｅと絶縁スペーサＳは、図５（Ａ）に分解斜視図を、同図（Ｂ）に分解状態で表す縦断面図を示すように、電極Ｅについては円板状の電極材料の中心に貫通孔Ｅａを形成したもので、絶縁スペーサＳについては、同じく円板状の絶縁材料の中心に貫通孔Ｓａを形成するとともに、電極Ｅの外周がはまり込む座ぐり孔Ｓｂを形成したものである。この座ぐり孔Ｓｂは、図５の例では最下端のものを例示したため上面にのみ形成されているが、図４に示すように、それ以外の絶縁スペーサＳには、上下両面にそれぞれ電極Ｅがはまり込む座ぐり孔Ｓｂが形成されている。
【０００４】
このようなイオン収束レンズにおいては、各電極Ｅの貫通孔Ｅａの中心が高い精度で同軸上に位置していないと、各電極Ｅが作る電界に歪が生じることから、イオンを正しく収束させつつ輸送することができず、結果的に質量分析装置の信頼性が低下してしまう。
【０００５】
ここで、軸と孔とのはめあいは、基本的には常用はめあい公差が用いられ、上記のイオン収束電極においても、電極Ｅの外周と絶縁スペーサＳの座ぐり孔Ｓｂとのはめあいには、常用はめあい公差が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１１３９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、常用はめあい公差は、２部品の中心軸合わせの際には十分な精度が得られる場合が多い。しかし、図４に例示したように、多数の部品を組み合わせる場合には公差が累積するため、中心軸合わせ精度の悪化は避けられない。
【０００８】
すなわち、図４，５で例示した電極Ｅと絶縁スペーサＳを常用はめあい公差で組み付ける場合、軸寸法（電極Ｅの外径寸法）および孔寸法（絶縁スペーサＳの座ぐり孔Ｓｂの内径寸法）を公称φ１００とし、はめあい公差ｇ６Ｈ７（すきまばめ）で組み付けるとすると、１つの電極Ｅと１つの絶縁スペーサＳを組み付ける場合には、孔寸法が最大φ１００．０３５、最小φ１００．００で、軸寸法が最大φ９９．９８８、最小φ９９．９６６であり、中心軸合わせ公差＝（孔寸法−軸寸法）÷２であるから、両者の軸のずれ量は最小０．００６ｍｍ〜最大０．０３４５ｍｍとなる。この計算例で示すように、２部品の組み合わせ精度は良好なものとなり、各部品の孔と軸の精度さえ確認すれば、中心軸合わせ精度０．０３５ｍｍ以下を実現することができる。
【０００９】
しかしながら、同じ公差の電極Ｅと絶縁スペーサＳを、図４に示したように、交互に１０個ずつ組み合わせた場合、部品数は２０個、組み合わせ箇所は１９箇所となるため、各電極Ｅの貫通孔Ｅａの中心軸合わせ精度は、前記した計算例の１９倍、つまり最小０．１１４ｍｍ〜最大０．６５５５ｍｍとなってしまう。
【００１０】
この例から明らかなように、部品数が増えるほど公差が累積し、その結果、中心軸合わせの公差が増大する。上記の電極Ｅと絶縁スペーサＳを１０個ずつ組み合わせた例のように、中心軸合わせ精度が０．６５５５ｍｍでは、質量分析装置のイオン収束電極としては到底使用に耐えない。
【００１１】
しかしながら、この問題を解決するために、もしも合計２０個の部材の寸法公差を厳しくして、中心軸合わせの精度を保とうとした場合には、絶縁スペーサＳの座ぐり孔Ｓｂと電極Ｅの外径の寸法公差を、常用はめあいの約１／２０とする必要があり、製作が困難になって加工コストが高くなる。また、電極数がさらに増えた場合、ある時点で製作不可能な公差が必要となる。
【００１２】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、貫通孔が形成された多数個の部材を組み付けても、各部材間の公差が累積することなく、軸線に対する各貫通孔のずれを個々に所定のレベル以下に抑えることのできる組み付け方法と、その方法に用いるのに適した貫通孔の基準軸からのずれ量の確認装置の提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、本発明の部材の組み付け方法は、それぞれに貫通孔が形成された複数の部材を、各貫通孔の中心が同一の軸線上に位置するように組み付ける方法であって、光軸上に中心指標を備えた拡大視用光学系と、上記貫通孔の輪郭に対応する輪郭対応線図とその輪郭対応線図の中心点とが付された透明板を用意し、拡大視用光学系の光軸が上記軸線と平行となるように調整するとともに、最初の部材を組み付けた後、その貫通孔の輪郭に上記透明板の輪郭対応線図を合致させた状態で、上記拡大視用光学系により透明板を拡大視し、その視野中で中心指標が透明板の中心点と一致するように当該光学系と貫通孔とを相対的に位置合わせすることで、拡大視用光学系の光軸により光学的基準軸を構築し、以後の部材を組み付けるごとに、組み付けた部材の貫通孔の輪郭に上記透明板の輪郭対応線図を合致させた状態で、上記拡大視用光学系の中心指標に対する上記透明板の中心点とのずれ量から、組み付けた部材の貫通孔の基準軸からのずれ量を確認することによって特徴づけられる（請求項１）。
【００１４】
ここで、本発明方法においては、上記組み付けた部材の貫通孔の基準軸からのずれ量が規定量を越えているとき、その部材を取り外して再度組み付ける方法（請求項２）を採用することができる。
【００１５】
一方、本発明の部材の貫通孔ずれ量確認装置は、それぞれに貫通孔が形成された複数の部材を、各貫通孔の中心が同一の軸線上に位置するように組み付ける際に、１つの部材を組み付けるごとに当該部材の貫通孔中心の上記軸線からのずれ量を確認するための装置であって、視野内に光軸中心を表す指標を備え、かつ、焦点位置の変更機能を有してなる拡大視用光学系と、その光学系の光軸が上記軸線に平行となるように角度調整を行う調整機構と、上記貫通孔の輪郭に対応する輪郭対応線図とその輪郭対応線図の中心点とが付された透明板からなる貫通孔中心可視化用治具とを備え、上記拡大視用光学系の光軸を上記軸線に沿わせて当該光軸を光学的基準軸とするとともに、上記貫通孔中心可視化用治具の輪郭対応線図を、組み付けた部材の貫通孔の輪郭に沿わせてその中心を上記中心点により可視化した状態で、その中心点と上記指標との間の距離から、部品の貫通孔中心の上記軸線とのずれ量を読み取るように構成されていることによって特徴づけられる（請求項３）。
【００１６】
そして、請求項３における拡大視用光学系としては、例えばオートレベルやセオドライト（トランシット）等の測量用の光学機器を好適に用いることができる。
【００１７】
本発明は、部材の貫通孔を拡大視するための拡大視用光学系の光軸（視野中心）を光学的な基準軸とするとともに、部材の貫通孔の中心を、貫通孔の輪郭に対応する輪郭対応線図とその線図の中心点とが付された透明板を治具として用いて実質的に可視化し、その可視化した中心点と、拡大視用光学系の視野中心に形成された指標とのずれ量を読み取ることにより、個々の部材の貫通孔ごとに基準軸からのずれ量を確認することで、課題を解決しようとするものである。
【００１８】
すなわち、各部材の貫通孔の中心を、例えば鉛直の軸線上に組み付けていく場合、拡大視用光学系の光軸を鉛直方向に沿うように調整する。一方、最初に組み付けた部材の貫通孔の輪郭に対し、透明板の輪郭対応線図を沿わせることにより、当該透明板に付されている中心点をその貫通孔の中心と擬制し、その中心点と拡大視用光学系の視野内に設けられている視野中心とを相対的に位置決めする。これにより、拡大視用光学系の光軸は、以後の部材の貫通孔の中心が沿うべき軸線と重複した基準軸となる。そして、以後の部材を組み付けるごとに、その貫通孔に透明板の輪郭対応線図を沿わせてその中心点によって当該貫通孔の中心を可視化した状態で、拡大視用光学系の視野内でその光軸上の指標からのずれを読み取る。この読み取ったずれ量は、基準軸に対するずれ量であり、既に組み付けてある部材の貫通孔のずれ量とは独立したものとなる。つまり、この手法によると、個々の部材の貫通孔ごとに基準軸に対するずれ量を求めることができ、個々の貫通孔の基準軸に対する軸合わせの精度を一定に保つことができる。
【００１９】
そして、この拡大視用光学系として、測量用のオートレベルと称される水準儀を主体としたものを用いて、実際に貫通孔の中心のずれ量を目視で実際に確認したところ、作業者の熟練度にもよるが、０．０５ｍｍ程度の軸合わせが可能であることが確かめられた。個々の部材の組み付け後にこのような目視確認を行い、その貫通孔のずれ量が規定量を越えている場合には、請求項２に係る発明のように、その部材を取り外して再度組み付けることにより、上記の精度での軸合わせを保証することができる。
【００２０】
この手法によると、公差が累積しないため、原理的には組み付けるべき部材がいくら増えても、作業者の目視確認レベルより悪化することがない。
【００２１】
本発明の貫通孔のずれ量確認装置は、上記の発明方法に用いるのに適した装置であり、視野内に光軸中心を表す指標があることと、順次部材を組み付けていくごとに焦点を合わせる機能があることが必要であり、その光学系の光軸を貫通孔の中心を沿わせるべき軸線と平行にするべく角度調整を行う調整機構を有している。そして、貫通孔中心可視化用治具は、貫通孔の輪郭（内周）を基準としてその中心を可視化するための治具であり、透明板に輪郭対応線図とその中心点を付した構成を持ち、拡大視用光学系の視野内で輪郭対応線図を貫通孔の輪郭に沿わせることで、その中心点が貫通孔中心に対応する位置を示すように構成されている。
【００２２】
拡大視用光学系として、例えばオートレベルなどの測量用光学機器を含んだものとすることで、上記の調整機構により大まかに水平調整を行うことで、自動的に正確な水平調整が行われ、また、これとミラーなどとの組み合わせによって光軸を簡単に正確な鉛直方向に沿わせることができ、また、オートレベルなどの測量用光学機器は焦点調整や視野中心の指標を有している点でも好適である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、貫通孔が形成された複数の部材の組み付けを、各貫通孔の中心が個々に基準軸に対してどの程度ずれているかを確認しながら行うことができ、各部材の公差の累積を考慮する必要がない。したがって、基準軸に対してそれぞれの貫通孔があるずれ量を限度に各部材を組み付けるに当たり、各部材の機械加工における公差を特に厳しくする必要がなくなる。
【００２４】
特に、組み立てる部品数が多い場合には、組み立ての再現性が向上し、装置の性能が安定する。また、光学系を適宜に選択することで、部品間の距離が長くなっても相互の中心軸合わせを確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の貫通孔ずれ量確認装置の要部構成を示す斜視図。
【図２】本発明において使用する貫通孔中心可視化用治具の例を示す正面図。
【図３】図１の装置の使用状態の説明図。
【図４】質量分析装置に用いられるイオン収束電極の構成例を示す縦断面図。
【図５】図４の電極と絶縁スペーサを１個ずつとりだした分解斜視図（Ａ）とその縦断面図（Ｂ）。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の貫通孔ずれ量確認装置の実施の形態の要部構成を示す斜視図である。フレーム１の一端側に測量用オートレベル２がファインダ側を当該一端側に向けた状態で取り付けられており、他端側にはベース板３を介して水平調整テーブル４が配置されている。水平調整テーブル４の上面には、当該上面に対して正確に４５°の角度を以て反射鏡５が固定されており、この反射鏡５は上記のオートレベル２と対向し、オートレベル２の光軸を４５°の角度で下方に導く。また、ベース板３および水平調整テーブル４には、反射鏡５を介したオートレベル２の視野を損なわないように孔４ａが形成されている。
【００２７】
水平調整テーブル４の上面には、２つの水準器６，６が互いに直交するように配置されているとともに、この水平調整テーブル４とベース板３との間には、３箇所の水平調整ねじ７が介在している。なお、図１において水平調整ねじ７は２箇所のみ図示されているが、この２箇所の水平調整ねじ７，７を結ぶ線を底辺とする二等辺三角形の頂点をなす位置にもう１箇所の水平調整ねじが設けられている。これらの３箇所の水平調整ねじ７を、水準器６，６を見ながら操作することにより、水平調整テーブル４を水平に調整することができる。したがって、この調整により、反射鏡５を水平面に対して正確に４５°の姿勢とすることができる。
【００２８】
一方、前記した測量用のオートレベル２は、周知のように、ある程度水平に置くことにより自らの姿勢を自動的に水平に調整する機能を有している。したがって、フレーム１を概ね水平となるように置いた状態で、水準器６，６を見ながら水平調整ねじ７を調整して水平調整テーブル４を水平にした状態では、オートレベル２は自動的にその光軸が水平方向に沿った状態となっているため、オートレベル２の光軸は反射鏡５を経た後、鉛直下方に向かう状態となる。また、オートレベル２の視野内には、その視野中心（光軸中心）を表す指標、例えばクロスラインなどを備えている。
【００２９】
以上の貫通孔ずれ量確認装置は、図４に例示したような、それぞれに貫通孔が形成された複数の部材を、各貫通孔の中心が同一の軸線上に位置するように組み付ける際に用いられる。その際、図２に例示するような貫通孔中心可視化用治具１０が用いられる。
【００３０】
この例における貫通孔中心可視化用治具１０は、透明板に円形１１とその中心点１２で交差するクロスライン１３が描画されたもので、クロスライン１３には中心点１２の近傍に０．１ｍｍ刻みの目盛り１４が書き込まれている。円形１１は組み付けるべき部材に形成されている貫通孔と等しい直径であって、貫通孔の輪郭対応線図を構成している。この輪郭対応線図は、部材に形成されている貫通孔の形状および寸法に応じたものが用いられる。
【００３１】
さて、貫通孔ずれ量確認装置は、その反射鏡５が貫通孔の中心を沿わせるべき軸線の延長上に位置するように、フレーム１を専用の架台を介して、あるいは直接的に、部材を組み付けるべき装置のフレーム等に対して載置される。図３にその例を示す。この例は、前記した図４に示したイオン収束電極を質量分析装置に組み付けていく場合の例を示している。
【００３２】
まず、貫通孔ずれ量確認装置を上記したような適宜の位置にフレーム１が概ね水平となるように載置した後、２つの水準器６，６を見ながら、水平調整ねじ７を操作し、水平調整テーブル４の水平を出す。オートレベル２は自動的に水平に調整されるから、反射鏡５よりも下方におけるオートレベル２の光軸Ａは鉛直方向に沿った状態となる。次に、最初に組み付けた電極Ｅ（最下端の電極）の上に貫通孔中心可視化用治具１０を載せ、オートレベル２のファインダを覗きながら輪郭対応線図である円形１１を貫通孔Ｅａの輪郭に合致させた後、その中心点１２とオートレベル２の視野中心を表す指標とが一致するように貫通孔ずれ量確認装置を位置合わせして固定する。これにより、反射鏡５よりも下方におけるオートレベル２の光軸Ａ（視野中心）により光学的基準軸が構築されたことになる。
【００３３】
その後、電極Ｅを組み付けるごとに、その上に貫通孔中心可視化用治具１０を載せ、その輪郭対応線図１１を貫通孔Ｅａの輪郭に合致させた状態で、この貫通孔中心可視化用治具１０にオートレベル２の焦点を合わせ、その中心点１２とオートレベル２の視野中心とのずれ量を目盛り１４によって読み取る。もし、そのずれ量が規定量を越えている場合には、その電極Ｅを取り外して、組み付けをやり直すようにする。
【００３４】
以上のような作業手順を実行することで、各電極Ｅの貫通孔Ｅａの基準軸からのずれ量を、オートレベル２を用いた目視確認精度に保つことができる。すなわち、部品の寸法公差の範囲内で、さらに精密な位置合わせを実現できる。なお、オートレベル２で拡大視することにより、ずれ量が０．０５ｍｍ程度の位置合わせが可能である。
【００３５】
以上の実施の形態において特に注目すべき点は、オートレベル２の焦点を適宜に調整することにより、部品間の距離が例えば１０ｍ程度存在する場合でも、上記の精度のもとに十分に貫通孔どうしの軸合わせが可能な点である。また、各部品の公差の累積を考慮することなく、基準軸に対する個々の部品の貫通孔のずれ量を読み取ることができるため、多数個の部品の貫通孔を上記した精度を保証しながら軸合わせすることができる。
【００３６】
なお、以上の実施の形態においては、各部品を鉛直方向に組み付ける例を示したため、光学的基準軸を鉛直方向に沿ったものとした例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、水平方向に部品を組み付けていく場合にも適用することができる。その場合、反射鏡５は必要とせず、オートレベル２の光軸をそのまま光学的基準軸とすればよい。
【００３７】
また、以上の実施の形態においては、拡大視用光学系としてオートレベルを主体とする光学系を用いたが、本発明はこれに限定されることなく、セオドライトや自動水平調整機能を有さないレベル（水準儀）、あるいは専用の光学系を構築してもよい。
【００３８】
さらに、貫通孔中心可視化用治具１０の輪郭対応線図は、貫通孔の輪郭の全体の線図とする必要はなく、貫通孔の輪郭の部分的な線図であってもよく、要は貫通孔の輪郭基準でその中心を相応の精度で割り出すことができればよい。さらに、この輪郭対応線図は、貫通孔の形状が矩形等、円形以外の形状である場合には、その輪郭形状に対応した線図とすればよい。
【符号の説明】
【００３９】
１  フレーム
２  オートレベル
３  ベース板
４  水平調整テーブル
５  反射鏡
６  水準器
７  水平調整ねじ
１０  貫通孔中心可視化用治具
１１  円形（輪郭対応線図）
１２  中心点
１３  クロスライン
１４  目盛り
Ｅ  電極
Ｅａ  貫通孔
Ｓ  絶縁スペーサ
Ｓｂ  座ぐり孔
【図１】
2014135249.tif 000003
【図２】
2014135249.tif 000004
【図３】
2014135249.tif 000005
【図４】
2014135249.tif 000006
【図５】
2014135249.tif 000007