(57)【要約】【課題】温度変化の影響を受け難く、測定結果を自動記録し、測定結果をグラフに示し、品質の傾向を知ることのできる真円度測定装置及び測定方法の提供。【解決手段】真円度の基準となる基準部材(５０)を備え、当該基準部材或いは計測対象(４０)を長手方向が鉛直となる様に支持する計測対象支持部材（７、９）と、計測対象支持部材と基準部材（５０）或いは計測対象（Ｗ）とを予め定められた中心角度ずつ割り出し可能に回転する回転部材（４、５）と、割り出された中心角度に対応する計測点にて基準部材（５０）或いは計測対象（Ｗ）に接触して接触箇所の座標を計測するセンサー部（１０）と、制御装置（制御盤Ｃ）とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真円度の基準となる基準部材を備え、当該基準部材或いは計測対象を長手方向が鉛直となる様に支持する計測対象支持部材と、計測対象支持部材と基準部材或いは計測対象とを予め定められた中心角度ずつ割り出し可能に回転させる回転部材と、割り出された中心角度に対応する計測点にて基準部材或いは計測対象に接触して接触箇所の座標を計測するセンサー部と、制御装置とを備え、該制御装置は、基準部材の計測点における座標と対応する計測点における計測対象との座標との差異を求め、該差異が閾値を超えたか否かを判定し以って計測対象制御を行う様に構成されていることを特徴とする真円度測定装置。
【請求項２】
前記計測対象がエンジンバランサーシャフトであり、真円度を測定する箇所が前記エンジンバランサーシャフトのジャーナル部である請求項１の真円度測定装置。
【請求項３】
前記回転部材は、予め定められた計測点数で３６０°を除算した数値を中心角度として割り出しながら回転する様に構成されている請求項１、２の何れかの真円度測定装置。
【請求項４】
センサー部による計測結果と、制御装置により決定された真円度を表示する表示装置を有している請求項１〜３の何れか１項の真円度測定装置。
【請求項５】
請求項１の真円度測定装置を用いた真円度測定方法において、計測対象支持部材により基準部材を長手方向が鉛直となる様に支持する基準部材支持工程と、計測対象支持部材及び基準部材を回転部材により予め定められた中心角度ずつ割り出して回転させ、センサー部により基準部材の計測点における座標を計測する基準部材計測工程と、計測対象支持部材から基準部材を取り外して、計測対象を長手方向が鉛直となる様に支持する計測対象支持工程と、計測対象支持部材及び計測対象を回転部材により予め定められた中心角度ずつ割り出して回転させ、センサー部により計測対象の計測点における座標を計測する基準部材計測工程と、基準部材の計測点における座標と計測対象の対応する計測点における差異を求め、当該差異と閾値とを比較して、計測対象の真円度を決定する真円度決定工程、とを有することを特徴とする真円度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工ラインにおける製品の真円度測定装置及び真円度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、エンジンのバランサーシャフトの加工ラインにおけるシャフト外周の真円度計測は、
測定環境が恒温室でない為に温度変化の影響を受け易い、
測定結果が自動的に記録されるようにはなっていない、
測定者によるゲージ測定のため、評価基準にばらつきが大きい、
測定姿勢によっては測定対象の自重によりたわみが生じ正確な計測ができない、
測定対象の測定部の最大値、最小値の評価しかできない、
等の問題を抱えていた。
【０００３】
上記とは別に、測定者の個人差を伴うことなく、容易、且つ正確にジャーナル部の真円度を測定できるクランクシャフトの真円度測定装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
然るに、特許文献１では、測定対象を回転軸中心が水平となるような姿で測定するため、クランクシャフトの自重の影響を完全に払拭することはできない。
また、測定を測定者によって、人的に行うために、省力化ができていない。
【特許文献１】実開平６−１４８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、加工ラインで使用可能であり、温度変化の影響を受け難く、測定結果を自動記録すると共に、測定結果をグラフに示し、品質の傾向を知ることのできる真円度測定装置及び測定方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の測定装置（１００）は、真円度の基準となる基準部材(マスターバー５０)を備え、当該基準部材（５０）或いは計測対象(ワークＷ)を長手方向が鉛直となる様に支持する計測対象支持部材（第１の芯出し冶具７及び上方固定部３の第２の芯出し冶具９）と、計測対象支持部材（７、９）と基準部材（５０）或いは計測対象（Ｗ）とを予め定められた中心角度ずつ割り出し可能に回転させる回転部材（回転ユニット４、回転駆動部５）と、割り出された中心角度に対応する計測点にて基準部材（５０）或いは計測対象（Ｗ）に接触して接触箇所の座標を計測するセンサー部（１０）と、制御装置（制御盤Ｃ）とを備え、該制御装置（Ｃ）は、基準部材（５０）の計測点における座標と対応する計測点における計測対象（Ｗ）の座標との差異を求め、該差異が閾値を超えたか否かを判定し以って計測対象制御を行う様に構成されている（請求項１）。
【０００７】
前記計測対象（Ｗ）がエンジンバランサーシャフト（４０）であり、真円度を測定する箇所が前記エンジンバランサーシャフト（４０）のジャーナル部（４１、４２）である（請求項２）。
【０００８】
前記回転部材（回転駆動部５）は、予め定められた計測点数で３６０°を除算した数値を中心角度として割り出しながら回転する様に構成されている（請求項３）。
【０００９】
また、本発明の真円度測定装置（１００）は、センサー部（１０）による計測結果と、制御装置（Ｃ）により決定された真円度を表示する表示装置（モニタＭ）を有している（請求項４）。
【００１０】
本発明の真円度測定方法は、請求項１の真円度測定装置（１００）を用いた真円度測定方法において、計測対象支持部材（７、９）により基準部材(マスターバー５０)を長手方向が鉛直となる様に支持する基準部材支持工程（Ｓ２）と、計測対象支持部材（７、９）及び基準部材（５０）を回転部材（４、５）により予め定められた中心角度ずつ割り出して回転させ、センサー部（１０）により基準部材（５０）の計測点における座標を計測する基準部材計測工程（Ｓ３）と、計測対象支持部材（７、９）から基準部材（５０）を取り外して、計測対象（Ｗ）を長手方向が鉛直となる様に支持する計測対象支持工程（Ｓ６）と、計測対象支持部材（７、９）及び計測対象（Ｗ）を回転部材（４、５）により予め定められた中心角度ずつ割り出して回転させ、センサー部（１０）により計測対象（Ｗ）の計測点における座標を計測する基準部材計測工程（Ｓ８）と、基準部材（５０）の計測点における座標と計測対象（Ｗ）の対応する計測点における差異を求め、当該差異と閾値とを比較して、計測対象（Ｗ）の真円度を決定する真円度決定工程（Ｓ１１）、とを有することを特徴とする（請求項５）。
【発明の効果】
【００１１】
上述する構成を具備する本発明の真円度測定装置（１００）によれば、真円度の基準となる基準部材(マスターバー５０)を備え、計測対象支持部材（第１の芯出し冶具７と上方固定部３の第２の芯出し冶具９）によって当該基準部材（５０）或いは計測対象(ワーク４０)を長手方向が鉛直となる様に支持するように構成されているので、基準部材（５０）及び計測対象（４０）は自重による測定方向における変形量が極めて少なく、正確な真円度が得られる。また、基準部材（５０）及び計測対象（４０）の支持姿勢が鉛直であるため、基準部材（５０）及び計測対象（４０）や、指示部材の温度による影響も無く、高い精度の真円度の計測値が得られる。
【００１２】
本発明の真円度測定装置（１００）は、基準部材（マスターバー５０）と計測対象（ワーク４０）との相対的な評価であるため、例えば装置全体が傾いても、温度が変化しても、基準部材（マスターバー５０）の計測条件と、計測対象（ワーク４０）計測条件とは同じであり、互いの誤差は相殺される。
【００１３】
本発明の真円度測定装置（１００）は、計測対象支持部材（第１の芯出し冶具７と第２の芯出し冶具９）と、基準部材（５０）或いは計測対象（４０）とを予め定められた中心角度ずつ割り出し可能に回転する回転部材（回転ユニット４及び回転駆動部５）と、割り出された中心角度に対応する計測点にて基準部材（５０）或いは計測対象（４０）に接触して接触箇所の座標を計測するセンサー部（１０）と、制御装置（制御盤Ｃ）とを備えている。
そして制御装置（Ｃ）は、基準部材（５０）の計測点における座標と対応する計測点における計測対象（４０）の座標との差異を求め、該差異が閾値を超えたか否かを判定し以って計測対象（ワークＷの）制御を行う様に構成されているので、割り出し角度を、例えば１°ピッチ（１周３６０°を３６０分割）以上とすることにより、真円度の精度が上がる。
【００１４】
また、本発明の真円度測定装置（１００）は、センサー部（１０）による測定結果と、制御装置（Ｃ）により決定された真円度を表示する表示装置（モニタＭ）を有しており、測定結果を表示装置（モニタＭ）にグラフ表示することで、測定者は、常時、目視によって測定結果を確認することができる。
【００１５】
また、制御装置（Ｃ）に記憶装置を装備し、測定結果を記憶装置に自動記録し、各測定対象間で比較を行い、比較結果を以降の加工にフィードバックするようにすれば、更なる品質管理の向上が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面、図１〜図９を参照して、本発明の実施形態について説明する。先ず、図１において、全体を符号１００で示す真円度測定装置は、測定機本体Ａと、測定機本体Ａを載置する測定機据付台Ｂと、制御盤Ｃとを備えている。測定機本体Ａと制御盤Ｃとは制御用ケーブル９０によって接続されている。
【００１７】
尚、制御盤Ｃには、表示手段であるモニタＭが設けられており、真円度評価、多角形評価をグラフとして表示することができる。また、制御盤Ｃは、図示はしないが、記憶手段をも装備しており、測定して得たデータを記憶手段に保存可能なように構成されている。
【００１８】
測定機本体Ａは、テーブル１とコラム２と上方固定部（以下、ヘッドストック部という）３と回転ユニット４と回転駆動部（図示の例ではステッピングモータを使用、以下、回転駆動部をステッピングモータと言う）５とを備えている。尚、ステッピングモータ５は１回転（３６０°）を任意の角度に等分割した位置で停止できる割り出し可能なモータである。すなわち、ステッピングモータ５は、予め定められた計測点数（例えば、３６０点、或いは７２０点）で３６０°を除算した数値を中心角度として割り出しながら回転する様に構成されている。
回転ユニット４は、テーブル１の中央に埋設され、接続部材（カップリング）６を介してステッピングモータ５と接続され、ステッピングモータ５によって回転駆動させられる。
【００１９】
図２をも参照して、回転ユニット４には、測定対象であるワークＷの回転中心を回転ユニット４の回転中心と正確に一致させるための第１の芯出し冶具７が取付けられるように構成されている。第１の芯出し冶具７は、先端が円錐状であり、図３で詳述するワークＷ（バランサーシャフト４０）の芯出し用のテーパー孔４４に挿入するように構成されている。
【００２０】
回転ユニット４の上面で、第１の芯出し冶具７の近傍には、下方のワーク固定部材８が据付けられるように構成されている。この下方のワーク固定部材８は、第１の芯出し冶具７の円錐状先端７１と、前記ヘッドストック３の後述する第２の芯出し冶具９によって測定対象（ワーク）Ｗを挟み込み、回転させる回し金（ケレー）である。
【００２１】
テーブル１の４隅には、ねじによって長さ調整が可能な脚１ａが設けられている。測定装置据付代Ｂにもねじによって長さ調整が可能な複数の脚Ｂａが設けられている。即ち、テーブルの脚１ａか、測定装置据付台Ｂの脚Ｂａの何れかの長さを調節することによって、テーブルの上面は水平となるように構成されている。
【００２２】
ヘッドストック３は、先端が円錐状に形成された第２の芯出し冶具９を鉛直方向に支持する芯出し冶具支持部３１と、昇降機構部３２と、芯出し支持部３１と昇降機後部３２とを接続するアーム部３３とを有している。
第２の芯出し冶具９は、先端が円錐状に形成され、芯出し冶具支持部３１に係合された際には、円錐の先端が下方を向くように構成されている。
【００２３】
芯出し冶具支持部３１の上端側には、第１のハンドル３４が設けられており、第１のハンドル３４を回すと、第２の芯出し冶具９が鉛直方向に微少量移動するように構成されている。尚、第２の芯出し冶具９は、芯出し冶具支持部３１に対して、回転自在に構成されている。即ち、第２の芯出し冶具９は、測定対象Ｗを測定機本体Ａにセットすれば、回転ユニット４の回転と同じ回転を行うように構成されている。
昇降機構部３２には、第２のハンドル３５が設けられており、第２のハンドル３５を回すと、ヘッドストック３全体が、コラム２の前面（図２における左側の鉛直面）に沿って、鉛直方向（矢印Ｙ方向）に移動するように構成されている。
【００２４】
第１の芯出し冶具７の円錐の先端と、第２の芯出し冶具９の円錐の先端とは、１本の鉛直線Ｌｖ上に存在するように構成されている。テーブル１におけるコラム２と鉛直線Ｌｖの間の領域には、後述する１対のセンサー１０及び副次的にワークＷの両端近傍を支持するワーク支持部材１１を取付けるためのセンサー取付け冶具１２がテーブル１上に据付けられている。
【００２５】
センサー１０の個数を２個としているのは、測定対象（ワーク）Ｗが、図示の例ではエンジンのバランサーシャフト（図３で後述）であり、バランサーシャフトには、真円度測定箇所であるジャーナル部が２箇所に存在するためである。
なお、被測定箇所が２箇所以外であっても、測定箇所の数と同数のセンサー１０を用意することもできる。
【００２６】
図３は、測定対象であるバランサーシャフト４０の側面を示している。図３において符号Ｌｃは、バランサーシャフト４０の回転軸の中心線（軸中心）を示す。前述したようにバランサーシャフト４０には、両端近傍にジャーナル部４１、４２が形成されており、ジャーナル部４２側の軸部４３は、軸中心Ｌｃから偏寄した位置となっている。
【００２７】
バランサーシャフト４０の両端面には、芯出し用テーパー孔４４が形成されている。両端面の芯出し用テーパー孔４４は、軸中心Ｌｃ上に形成されている。ジャーナル部４１、４２の外径Ｄが測定箇所である。
【００２８】
図４は、バランサーシャフトの被測定箇所の真円の基準となる基準部材（以下、マスターバーと言う）５０の断面を示したものである。マスターバー５０は、マスターバー５０の長さ方向の大半を占める大径部５１と残された小径部５２とで構成されている。大径部５１と小径部５２との間には溝部５３が形成されている。大径部５１の直径Ｄｓは、測定対象であるバランサーシャフト４０のジャーナル部４１、４２の直径Ｄの基準となる。
【００２９】
マスターバー５０の左右両端面の中心には、芯出し用のテーパー孔５４が形成されている。詳細には図５に示すように、テーパー孔５４は、テーパー部５４ａと下孔５４ｂとシャフトの端面側に設けられた座グリ部５４ｃとから構成されている。
【００３０】
本実施形態の真円度測定装置１００を用いて、マスターバー５０及び製品であるバランサーシャフト４０の真円度を測定し、製品（バランサーシャフト）４０の合格品質を保つ方法を、図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００３１】
先ず、ステップＳ１において、測定点数を選択する。測定点としては、本実施形態では、マスターバー５０、バランサーシャフト４０共に、１周を３６０等分した３６０箇所としている。尚、測定点数はマスターバー５０と測定対象とで異なってもよい。その場合、マスターバーの測定点数が、測定対象の測定点数よりも多いことが条件となる。
【００３２】
図２をも参照して、次のステップＳ２では、マスターバー５０の一方の芯出し用のテーパー孔５４に第１の芯出し冶具７の円錐先端を挿入し、マスター用回し金（ケレー）によってマスターバー５０を回転させる。同時にセンサー取付け冶具１２に取付けられた１対のワーク支持部材１１によってマスターバー５０の両端を支持すると共に、支持部材１１を調節することによってマスターバー５０を概略鉛直にセットする。
【００３３】
前記セットの前には、ヘッドストック３は第２のハンドル３５の操作によって、マスターバー５０よりも上方に移動させられている。
マスターバー５０のセットが完了したなら、第２のハンドル３５及び第１のハンドル３４を操作して、ヘッドストック３を下降させ、第２の芯出し冶具９の円錐先端をマスターバー５０の上端の芯出し用テーパー孔５４に差し込む。
第１の芯出し冶具７の中心及び第２の芯出し冶具９の中心は、共通の鉛直線Ｌｖ上にあるため、第２の芯出し冶具９の円錐先端をマスターバー５０の上端の芯出し用テーパー孔５４に差し込むことによって、マスターバー５０の中心軸は鉛直方向を向く。
【００３４】
マスターバー５０の測定を開始し（ステップＳ３）、測定データを操作盤Ｃに内蔵した図示しない記憶手段に測定点毎に、測定点を特定させながら記憶させる。このような方法によって、測定データの自動作成を行う（ステップＳ４）。
【００３５】
次のステップＳ５では、操作盤Ｃ内に内蔵された図示しないコントロールユニットが、全点の測定が完了するのを待ち（ステップＳ５のＮＯのループ）、全点の測定が完了したなら（ステップＳ５のＹＥＳ）、ステップＳ６に進む。
【００３６】
ステップＳ６では、測定用ワーク（バランサーシャフト）４０を、ステップＳ２と同様の作業内容でセットする。そして、測定用ワークの測定点数を選択し（ステップＳ７）、バランサーシャフト４０のジャーナル部４１、４２の測定を開始し（ステップＳ８）、ステップＳ４と同様にして測定データの自動作成を行う（ステップＳ９）。
【００３７】
ステップＳ１０では、マスターバー５０のデータと、測定対象であるバランサーシャフト４０のデータとを比較し、対応する測定点におけるマスターバー５０のデータとバランサーシャフト４０のデータとの差分を求め、該差分が、基準値以内であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。
【００３８】
差分が基準値以内であれば（ステップＳ１１のＹＥＳ）、ステップＳ１２に進み、基準値に入らなければ（ステップＳ１１のＮＯ）、ステップＳ１３に進む。
【００３９】
ステップＳ１２では全てのワークの測定が完了したか否かを判断する。全てのワークの測定が完了していれば（ステップＳ１２のＹＥＳ）、測定を終了する。全てのワークの測定が完了していなければ（ステップＳ１２のＮＯ）、ステップＳ６に戻り、次のバランサーシャフトについて、ステップＳ６以降を繰り返す。
ステップＳ１３では、制御盤ＣのモニタＭにＮＧ（不合格）を表示した後、測定を終える。
【００４０】
ここで、図６の制御フローチャートにおいて、ステップＳ２、Ｓ６については、作業者（測定者）が測定器本体Ａの操作によって行うが、その他のステップについては、全て制御盤Ｃ及び測定装置本体Ａによって自動的に行われる。
【００４１】
上述する構成を具備する実施形態の真円度測定装置１００によれば、真円度の基準となるマスターバー５０を備え、第１の芯出し冶具７とヘッドストック３の第２の芯出し冶具９によってマスターバー５０或いはワークであるバランサーシャフト４０を長手方向が鉛直となる様に支持するように構成されている。したがって、マスターバー５０及びバランサーシャフト４０は自重による測定方向における変形量が極めて少なく、正確な真円度が得られる。
また、マスターバー５０及びバランサーシャフト４０の支持姿勢が鉛直であるため、マスターバー５０及びバランサーシャフト４０、支持部材（第１の芯出し冶具７、第２の芯出し冶具９）の温度による影響も無く、高い精度の真円度の計測値が得られる。
【００４２】
また、本実施形態の真円度測定装置１００は、計測対象支持部材（第１の芯出し冶具７、第２の芯出し冶具９）と、マスターバー５０或いはバランサーシャフト４０とを、予め定められた中心角度ずつ割り出し可能に回転するステッピングモータ５及び回転ユニット４と、割り出された中心角度に対応する計測点にてマスターバー５０或いはバランサーシャフト４０に接触して接触箇所の座標を計測するセンサー１０と、制御盤Ｃとを備えており、制御盤Ｃは、マスターバー５０の計測点における座標と対応する計測点におけるバランサーシャフト４０の座標との差異（差分）を求め、該差分が閾値を超えたか否かを判定し、以って計測対象の制御を行う様に構成されている。したがって、割り出し角度を、例えば１°ピッチ（１周３６０°を３６０分割）以上とすることにより、真円度の精度が上がる。
【００４３】
また、本実施形態の真円度測定装置１００は、センサー１０による測定結果と、制御盤Ｃにより決定された真円度を表示するモニタＭを有しており、測定結果をモニタＭにグラフ表示することで、測定者は、常時、目視によって測定結果を確認することができる。
【００４４】
また、制御盤Ｃに記憶装置を設け、測定結果を自動記録し、各測定対象間で比較し、比較結果を以降の加工にフィードバックするようにすれば、更なる品質管理の向上が図られる。
【００４５】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態の全体構成を示す正面図。
【図２】図１に対応する側面図。
【図３】測定対象の側面図。
【図４】マスターバーの側面図。
【図５】図４におけるテーパー孔の拡大図。
【図６】実施形態の測定方法を説明するフローチャート。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・テーブル
２・・・コラム
３・・・上方固定部／ヘッドストック
４・・・回転ユニット
５・・・回転駆動部／ステッピングモータ
６・・・接続部材
７・・・第１の芯出し冶具
８・・・下方のワーク固定部材
９・・・第２の芯出し冶具
１０・・・センサー
１００・・・真円度測定装置
Ａ・・・測定機本体Ａ
Ｂ・・・測定機据付台
Ｃ・・・制御盤
Ｍ・・・モニタ
Ｗ・・・ワーク
【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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