(57)【要約】【課題】三次元形状のカム溝の形状誤差を測定をすることができる溝測定装置を提供する。【解決手段】ロータリエンコーダ６０、縦スケール７０、副縦スケール４８及び横スケール８０で測定されたデータに基づいてワーク１５の溝１５ａに当接した状態で移動するスタイラス２０の軌跡を求め、この軌跡と溝１５ａの予め設定された軌跡との差を誤差として測定する制御コンピュータＣを設けた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物が載置される回転テーブルと、
前記測定対象物に形成された溝に接触した状態で移動する測定子と、
前記回転テーブルを駆動させる回転テーブル回転手段と、
前記測定子を前記回転テーブルの回転軸に沿って移動させる第１の移動手段と、
前記測定子を前記回転テーブルの回転軸と直交する軸に沿って移動させる第２の移動手段と
前記回転テーブルの回転角度を測定する回転角度測定手段と、
前記測定子の前記回転テーブルの回転軸上の位置を測定する第１の位置測定手段と、
前記測定子の前記回転テーブルの回転軸と直交する軸上の位置を測定する第２の位置測定手段と、
前記回転角度測定手段、前記第１の位置測定手段及び前記第２の位置測定手段で測定された回転角、前記回転軸上の位置及び前記回転軸と直交する軸上の位置とに基づいて前記測定対象物の前記溝に接触した状態で移動する測定子の軌跡を求め、この軌跡と予め設定された軌跡とのずれを形状誤差として測定する制御手段と
を備えていることを特徴とする溝測定装置。
【請求項２】
前記測定子を前記回転テーブルの回転軸と直交する方向へ移動させて前記溝に接触する前記測定子の圧力を調整する測定圧調整手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の溝測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は溝測定装置に関し、特にカム溝の製造誤差を測定する溝測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラにはピント調整やズーミングを行うためのカム機構が設けられている。
【０００３】
カム機構は鏡筒に形成されたＶ字形のカム溝とこのカム溝に接触する半球状のピンとを備えている。鏡筒を回転させたとき、ピンがカム溝に沿って移動し、ピンの移動に同期してピンに固定されたレンズ群が移動する。
【０００４】
ピント調整やズーミングを行うためにはカム溝の形状を正確に把握することが重要である。
【０００５】
カム溝の形状誤差の測定は球状スタイラスをカム溝に接触させ、鏡筒を回転させたときの回転角と鏡筒における球状スタイラスの軸方向の位置とを測定することで行われる。
【０００６】
特開平５−２８０９０４号公報にはカム成型品を同一平面上に回転させるロータリテーブル、このロータリテーブルの回転角度を検出する角度センサ及びカム成型品のカムを構成するリブの形状の変化量を検出する変位センサを備え、カム成型品の深さ方向の寸法変化の状況と回転方向の角度変化の状況とを同時に測定してカムを構成するリブの形状誤差を測定する装置が開示されている。
【０００７】
【特許文献】
特開平５−２８０９０４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記装置はロータリテーブルの回転軸方向の変化量と回転角度の変化量とを検出しているだけであり、ロータリテーブルの半径方向（ロータリテーブルの回転軸と直交する方向）の変化量を検出していない。
【０００９】
そのため、上記装置では三次元形状のカム溝の形状誤差の測定をすることができない。
【００１０】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は三次元形状のカム溝の形状誤差を測定することができる溝測定装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため請求項１記載の発明は、測定対象物が載置される回転テーブルと、前記測定対象物に形成された溝に接触した状態で移動する測定子と、前記回転テーブルを駆動させる回転テーブル回転手段と、前記測定子を前記回転テーブルの回転軸に沿って移動させる第１の移動手段と、前記測定子を前記回転テーブルの回転軸と直交する軸に沿って移動させる第２の移動手段と前記回転テーブルの回転角度を測定する回転角度測定手段と、前記測定子の前記回転テーブルの回転軸上の位置を測定する第１の位置測定手段と、前記測定子の前記回転テーブルの回転軸と直交する軸上の位置を測定する第２の位置測定手段と、前記回転角度測定手段、前記第１の位置測定手段及び前記第２の位置測定手段で測定された回転角、前記回転軸上の位置及び前記回転軸と直交する軸上の位置とに基づいて前記測定対象物の前記溝に接触した状態で移動する測定子の軌跡を求め、この軌跡と予め設定された軌跡とのずれを形状誤差として測定する制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の溝測定装置において、前記測定子を前記回転テーブルの回転軸と直交する方向へ移動させて前記溝に接触する前記測定子の圧力を調整する測定圧調整手段を備えていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１はこの発明の一実施形態に係る溝測定装置の一部を示す斜視図である。
【００１５】
この溝測定装置は、センタリング・チルチングテーブル（回転テーブル）１０と、スタイラス（測定子）２０と、回転駆動モータ（回転テーブル回転手段）３０と、縦スライダ４０と、横スライダ（第２の移動手段）５０と、ロータリエンコーダ（回転角度測定手段）６０と、縦スケール（第１の位置測定手段）７０と、横スケール（第２の位置測定手段）８０と、制御コンピュータ（制御手段）Ｃとを備えている。
【００１６】
回転駆動モータ３０は定盤５上に設けられている。回転駆動モータ３０上のセンタリング・チルチングテーブル１０が回転駆動モータ３０の駆動によって回転する。センタリング・チルチングテーブル１０はクラッチ（図示せず）を介して回転駆動モータ３０の回転軸に接続されている。
【００１７】
センタリング・チルチングテーブル１０の上にはワーク（測定対象物）１５が載置される。ワーク１５の内周面にはカム溝（溝）１５ａが形成されている。カム溝１５ａの断面形状は台形である。なお、図示しないが、ワーク１５は後述する測定雇１１を用いてセンタリング・チルチングテーブル１０に固定される。
【００１８】
回転駆動モータ３０は例えばアブソリュート型のロータリエンコーダ６０に固定されている。
【００１９】
ロータリエンコーダ６０は定盤５上に直立する（ｚ方向へ延びる）エアスピンドル（図示せず）の回転軸に固定され、回転駆動モータ３０の軸の回転角度を検出することによってセンタリング・チルチングテーブル１０の回転角度を測定する。
【００２０】
回転駆動モータ３０の側方には回転駆動モータ３０の軸（エアスピンドル）と平行な縦スライダ柱４５が設けられており、縦スライダ柱４５には縦スライダ４０が昇降可能に支持されている。
【００２１】
縦スライダ４０は縦送りスクリュー４１と螺合し、縦送りスクリュー４１の一端に設けられた縦送りモータ４２の作動によって昇降する。
【００２２】
また、縦スライダ柱４５には縦スライダ４０の上下方向（ｚ方向）の位置を測定する縦スケール７０が取り付けられている。
【００２３】
縦スライダ４０には横スライダ５０がセンタリング・チルチングテーブル１０の上方に移動可能に支持され、測定子退避機構４３の作動によってｘ方向へ移動する。横スライダ５０の移動方向はセンタリング・チルチングテーブル１０の回転平面に対して平行である。
【００２４】
また、縦スライダ４０には横スライダ５０の水平方向（ｘ方向）の位置を測定する横スケール８０と、測定圧を調整するためのばね式や空気圧式の横測定圧調整機構４４とが取り付けられている。
【００２５】
横スライダ５０には副縦スライダ４６が取り付けられている。縦スライダ４０と副縦スライダ４６とで第１の移動手段が構成される。
【００２６】
副縦スライダ４６には副縦スライダ軸４７が昇降可能に支持されている。この副縦スライダ軸４７はばね（図示せず）によって支持されている。
【００２７】
副縦スライダ軸４７の一端は副縦スライダ４６の上端壁から突出する。副縦スライダ軸４６の移動量は横スライダ５０に取り付けられた副縦スケール４８によって測定される。
【００２８】
副縦スライダ４６から突出する副縦スライダ軸４７の他端には測定子台４９がねじ（図示せず）によって固定されている。
【００２９】
測定子台４９の先端にはスタイラス２０が副縦スライダ軸４７と直角にねじ（図示せず）によって固定されている。スタイラス２０の先端は球状に形成されている。
【００３０】
制御コンピュータＣは定盤５内に内蔵されている。この制御コンピュータＣは図示しないがＣＰＵとデータメモリとプログラムメモリとを備える。
【００３１】
データメモリには縦スケール７０、副縦スケール４８、横スケール８０、ロータリエンコーダ６０で測定されたデータ等が取り込まれる。また、データメモリにはカム溝のカム設計数値データ等が入力される。
【００３２】
また、プログラムメモリには誤差測定プログラムが入力される。
【００３３】
ＣＰＵはカム設計数値データ及び誤差測定プログラムに基いて回転駆動モータ３０、縦送りモータ４２及び測定子退避機構４３を制御し、縦スケール７０、副縦スケール４８、横スケール８０及びロータリエンコーダ６０で測定されたデータに基づいてカム溝１５ａの形状誤差を測定する。
【００３４】
また、ＣＰＵは縦スケール７０、副縦スケール４８、横スケール８０及びロータリエンコーダ６０で測定されたデータに基づいて縦スライダ４０、副縦スライダ４６、横スライダ５０及びセンタリング・チルチングテーブル１０の位置Ｚ、Ｚ２、Ｒ及びθをカウンタ９０に表示させる。
【００３５】
次に、この溝測定装置を用いたカム溝１５ａの製造誤差を測定する方法を説明する。
【００３６】
測定を開始する前に以下の設定を行う。
【００３７】
まず、誤差測定プログラムをプログラムメモリに入力する。
【００３８】
次に、カム設計数値データ、測定点、測定開始位置及び測定終了位置をデータメモリに入力する。
【００３９】
その後、カム溝１５ａの形状に合うように計算で求められた直径を有する球状に形成されたスタイラス２０を測定子台４９に固定する。このとき、測定子退避機構４３を作動させたり測定子台４９の位置をずらしたりすることによってスタイラス２０をｘ方向及びｙ方向へ移動させてスタイラス２０とセンタリング・チルチングテーブル１０の中心とを一致させる。
【００４０】
図２はワークと測定雇との関係を説明する図である。
【００４１】
次に、測定雇１１をセンタリング・チルチングテーブル１０に取付ねじ又は接着剤で固定する。このとき、チルチングノブ１２を操作して測定雇１１の基準面１１ａをエアスピンドルの回転軸と直交させる。また、センタリングノブ１３を操作して基準径部１１ｂの中心をエアスピンドルの回転軸と一致させる。上記センタリングやチルチングは図示しないダイアルゲージを用いて調整される。
【００４２】
その後、ワーク１５を測定雇１１の基準径部１１ｂに嵌め込み、取付工具又は接着剤で固定する。
【００４３】
次に、センタリング・チルチングテーブル１０を回転させ、横スライダ５０を移動させてワーク１５及びスタイラス２０を所望の位置に合わせ、カウンタ９０をゼロリセットする。
【００４４】
最後に、測定位置における測定圧を横測定圧調整機構４４によって一定の圧力に設定する。
【００４５】
その後、図示しないスタートボタンが押されたとき、測定が開始される。
【００４６】
測定方法には、以下の方法がある。
【００４７】
▲１▼角度固定
回転角度を予め決めておき、この決められた角度における縦方向（センタリング・チルチングテーブル１０の回転軸に沿った方向）の寸法と横方向（センタリング・チルチングテーブル１０の回転軸と直交する方向）の寸法とを測定する。
【００４８】
▲２▼高さ固定
縦方向の寸法を予め決めておき、この決められた縦方向の寸法における回転角度と横方向の寸法とを測定する。
【００４９】
角度固定の場合
１．センタリング・チルチングテーブル１０と縦スライダ４０とを測定開始位置に移動させる。
【００５０】
２．測定子退避機構４３を作動させて、スタイラス２０をカム溝１５ａに当接させる。
【００５１】
３．  横スライダ５０と副縦スライダ４６とで測定されたデータをデータメモリに取り込む。
【００５２】
４．測定子退避機構４３を作動させて横スライダ５０を水平方向へ移動させ、スタイラス２０をカム溝１５ａから脱出させる。
【００５３】
５．回転駆動モータ３０及び縦送りモータ４２を作動させてセンタリング・チルチングテーブル１０及び縦スライダ４０を次の測定位置に移動させる。
【００５４】
６．上記２〜５の動作を繰り返す。なお、上記４の動作を行わせることなく、上記３の動作と上記５の動作とを交互に繰り返すようにしてもよい。
【００５５】
７．縦スケール７０、副縦スケール４８、横スケール８０及びロータリエンコーダ６０で測定されたデータに基づいてスタイラス２０の軌跡を求め、この軌跡と予め設定された軌跡との形状誤差を横スケール８０と副縦スケール４８とで測定されたデータから求める。
【００５６】
高さ固定の場合
ねじ（図示せず）を用いて副縦スライダ軸４７を副縦スライダ４６に固定する（カウンタ９０のＺ２の値を０．０００に保持する）。
【００５７】
１．センタリング・チルチングテーブル１０と縦スライダ４０とを測定開始位置に移動させる。
【００５８】
２．測定子退避機構４３を作動させて、スタイラス２０をカム溝１５ａに当接させる。
【００５９】
３．クラッチを切り、センタリング・チルチングテーブル１０が回転駆動モータ３０の軸周りに自由に回転できるようにして、スタイラス２０をカム溝１５ａに嵌合させる。
【００６０】
４．  横スライダ５０とロータリエンコーダ６０とで測定されたデータをデータメモリに取り込む。
【００６１】
５．測定子退避機構４３を作動させて横スライダ５０を水平方向へ移動させ、スタイラス２０をカム溝１５ａから脱出させる。
【００６２】
６．クラッチを接続する。
【００６３】
７．回転駆動モータ３０及び縦送りモータ４２を作動させてセンタリング・チルチングテーブル１０及び縦スライダ４０を次の測定位置に移動させる。
【００６４】
８．上記２〜７の動作を繰り返す。
【００６５】
９．縦スケール７０、副縦スケール４８、横スケール８０及びロータリエンコーダ６０で測定されたデータに基づいてスタイラス２０の軌跡を求め、この軌跡と予め設定された軌跡との形状誤差を横スケール８０とロータリエンコーダ６０とで測定されたデータから求める。
【００６６】
この実施形態によれば、断面形状が台形のカム溝の形状誤差を測定することができる。
【００６７】
なお、カム溝１５ａの断面形状は台形に限るものではなく、例えばＶ形であっても同様に誤差を測定することができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上に説明したようにこの発明の溝測定装置によれば、三次元形状のカム溝の形状誤差を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の一実施形態に係る溝測定装置の一部を示す斜視図である。
【図２】図２はワークと測定雇との関係を説明する図である。
【符号の説明】
１０  センタリング・チルチングテーブル（回転テーブル）
１５ａ  カム溝（溝）
２０  スタイラス（測定子）
３０  回転駆動モータ（回転テーブル回転手段）
４０  縦スライダ
４４  測定圧調整機構（測定圧調整手段）
４６  副縦スライダ
４８  副縦スケール
５０  横スライダ（第２の移動手段）
６０  ロータリエンコーダ（回転角度測定手段）
７０  縦スケール（第１の位置測定手段）
８０  横スケール（第２の位置測定手段）
Ｃ  制御コンピュータ（制御手段）
【図１】
2004212147.tif 000003
【図２】
2004212147.tif 000004