(57)【要約】【課題】円筒部材に損傷を与えずに同軸真円に矯正可能な円筒部材の位置決め矯正治具装置を得る。【解決手段】第１円筒部材の位置決め部と、第２円筒部材の接合端近傍の内面を押圧する押圧部材と、押圧部材の径方向位置を測定する測定子６ａ〜６ｄと、各測定値から円筒部材５の位置ずれ量ΔＰを算出する位置ずれ算出部８と、目標真円の径φｏを算出する目標真円算出部９と、目標真円の径φｏに基づいて第２円筒部材の基本矯正量Ｂを算出する基本矯正量算出部１０と、第２円筒部材の矯正量制限値Ａを保管する矯正量制限値保管部１１と、基本矯正量Ｂおよび矯正量制限値Ａに基づいて第２円筒部材の目標矯正量Ｃを算出する目標矯正量算出部１２と、位置ずれ量ΔＰおよび目標矯正量Ｃに応じて押圧部材を駆動する可動機構とを設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準真円度に形成された第１の円筒部材に対し、前記第１の円筒部材よりも真円度の低い第２の円筒部材を、前記第１の円筒部材と同軸に突き合わせて、前記第１および第２の円筒部材の各接合端を一体的に組立てるための円筒部材の位置決め矯正治具装置であって、
前記第１および第２の円筒部材内に挿入される円筒治具と、
前記円筒治具の一端において前記第１の円筒部材を前記円筒治具と同軸に位置決めするための位置決め部と、
前記円筒治具の外周部に設けられて、前記第２の円筒部材の接合端の近傍の内面を径方向外側に押圧する複数の押圧部材と、
前記円筒治具に対する前記押圧部材の径方向位置を測定する複数の測定子と、
前記測定子からの各測定値に基づいて、前記円筒治具に対する前記第２の円筒部材の径方向の位置ずれ量を算出する位置ずれ算出部と、
前記測定子からの各測定値に基づいて、目標真円の径を算出する目標真円算出部と、
前記目標真円の径に基づいて前記第２の円筒部材の形状の基本矯正量を算出する基本矯正量算出部と、
前記第２の円筒部材の形状矯正量の上限許容値を矯正量制限値として保管する矯正量制限値保管部と、
前記基本矯正量および前記矯正量制限値に基づいて、前記押圧部材により実行される前記第２の円筒部材の目標矯正量を算出する目標矯正量算出部と、
前記位置ずれ量および前記目標矯正量に応じて前記押圧部材を駆動するための可動機構と
を備えたことを特徴とする円筒部材の位置決め矯正治具装置。
【請求項２】
前記押圧部材は、前記円筒治具の外周に沿って等間隔に配設された少なくとも４個の部材により構成され、
前記測定子は、前記押圧部材の部材数と同一数だけ設置されたことを特徴とする請求項１に記載の円筒部材の位置決め矯正治具装置。
【請求項３】
前記測定子および前記押圧部材は、マイクロメータヘッドにより一体的に構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の円筒部材の位置決め矯正治具装置。
【請求項４】
前記位置ずれ量および前記目標矯正量に基づいて前記押圧部材の駆動制御量を決定する押圧部材制御部を備え、
前記可動機構は、前記駆動制御量に応じて駆動されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の円筒部材の位置決め矯正治具装置。
【請求項５】
前記位置ずれ量および前記目標矯正量を表示するモニタ装置を備え、
前記可動機構は、前記モニタ装置を認識したオペレータにより駆動されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の円筒部材の位置決め矯正治具装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、第１および第２の円筒部材を互いに同軸に突き合わせて、各円筒部材を一体的に組立てるための円筒部材の位置決め矯正治具装置に関し、特に円筒部材に損傷を与えることなく、比較的簡単なプロセスで最大限の真円に矯正することのできる円筒部材の位置決め矯正治具装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の円筒部材の位置決め矯正治具装置は、２個の円筒部材の各々の内側に、クランプリングを配置し、クランプリング半径方向に突き出した複数のクランプボルトにより円筒部材を真円に矯正するとともに、各クランプリングを同軸に配置することにより、円筒部材の位置合わせを行う。クランプボルトはクランプリング外周から同一量突き出して先端部を真円に形成している（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、円筒胴体の最大径差と、焼鈍時のリラクセーション効果による寸法変化量とに基づいて決定された高さのコマを、修正リングの外周に溶接し、この修正リングを円筒胴体に挿入した状態で焼鈍することにより、円筒胴体の内面を真円に矯正する矯正治具も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
上記従来例はいずれも、円筒胴体として、弾性および塑性の大きい部材を想定しており、局部的な荷重に弱い部材（たとえば、衛星構体に用いられるハニカムサンドイッチ板）を想定していないので、矯正部の押圧による損傷防止については全く考慮されていない。
【０００５】
すなわち、上記特許文献１の場合には、クランプボルト先端部で構成される真円の径は、円筒部材の矯正前の径であって、真円度に関係なく一定値である。
また、上記特許文献２の場合には、円筒部材の最大径差から矯正目標径を計算しているので、真円にするうえで最小の矯正量を設定することができるが、その矯正量に対する制限は与えられていない。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１５８５号公報
【特許文献２】特開平９−７２９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の円筒部材の位置決め矯正治具装置は以上のように、特許文献１および特許文献２のいずれの場合も、円筒部材の面形状の強度を越えて矯正されるおそれがあるという問題点があった。
また、特許文献２においては、円筒部材の測定、コマの製作および溶接というプロセスを経る必要があり、円筒部材の矯正前の径および真円度に応じた治具のセッティングに多大な時間を要するという問題点があった。
【０００８】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、円筒部材に損傷を与えることなく、比較的簡単なプロセスで最大限の真円に矯正することのできる円筒部材の位置決め矯正治具装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る円筒部材の位置決め矯正治具装置は、基準真円度に形成された第１の円筒部材に対し、第１の円筒部材よりも真円度の低い第２の円筒部材を、第１の円筒部材と同軸に突き合わせて、第１および第２の円筒部材の各接合端を一体的に組立てるための円筒部材の位置決め矯正治具装置であって、第１および第２の円筒部材内に挿入される円筒治具と、円筒治具の一端において第１の円筒部材を円筒治具と同軸に位置決めするための位置決め部と、円筒治具の外周部に設けられて、第２の円筒部材の接合端の近傍の内面を径方向外側に押圧する複数の押圧部材と、円筒治具に対する押圧部材の径方向位置を測定する複数の測定子と、測定子からの各測定値に基づいて、円筒治具に対する第２の円筒部材の径方向の位置ずれ量を算出する位置ずれ算出部と、測定子からの各測定値に基づいて、目標真円の径を算出する目標真円算出部と、目標真円の径に基づいて第２の円筒部材の形状の基本矯正量を算出する基本矯正量算出部と、第２の円筒部材の形状矯正量の上限許容値を矯正量制限値として保管する矯正量制限値保管部と、基本矯正量および矯正量制限値に基づいて、押圧部材により実行される第２の円筒部材の目標矯正量を算出する目標矯正量算出部と、位置ずれ量および目標矯正量に応じて押圧部材を駆動するための可動機構とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、第２の円筒部材に損傷を与えることなく、比較的簡単なプロセスで第２の円筒部材を円筒治具と同軸の真円に最大限に矯正することのできる円筒部材の位置決め矯正治具装置が得られる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による円筒部材の位置決め矯正治具装置の円筒治具構成を示す側断面図である。図２はこの発明の実施の形態１による円筒部材の位置決め矯正治具装置の制御演算処理回路の構成を示すブロック図である。
また、図３は図１内の押圧部材の配列状態を示す平面図であり、図４および図５はこの発明の実施の形態１による位置ずれ量および目標真円に基づく各矯正動作を示す説明図である。
【００１２】
図１において、円筒部材の位置決め矯正治具装置は、円筒治具１を備えており、円筒治具１の一端には、第１の円筒部材２を位置決めするための基準位置に配置された位置決め部３が設けられている。
第１の円筒部材２は、第２の円筒部材５と比べて比較的良好な径精度および真円度を有しており、接合端に衝合される第２の円筒部材５に対して、基準真円度を有するように形成されている。第１の円筒部材２は、位置決め部３を介して、円筒治具１に対して同軸に高精度に位置決めされる。
【００１３】
円筒治具１の外周部には、第２の円筒部材５の内面を径方向外側に押圧矯正するための可動機構（図示せず）を有する複数の押圧部材４ａ〜４ｄ（図３参照）が設けられている。
第２の円筒部材５は、第１の円筒部材２よりも低い径精度および真円度を有しており、第１の円筒部材２との接合端の近傍の内面が押圧部材４ａ〜４ｄによって径方向外側に押圧されることにより、円筒治具１と同軸の真円に矯正されて、第１の円筒部材２の接合端と組合せられる。
【００１４】
各押圧部材４ａ〜４ｄの近傍には、押圧部材４ａ〜４ｄの先端部に関連して測定子６ａ〜６ｄ（図３参照）が設けられている。なお、図１においては、直径方向に対向する２つの押圧部材４ａ、４ｃおよび測定子６ａ、６ｃのみが示されている。
各測定子６ａ〜６ｄは、各押圧部材４ａ〜４ｄの円筒治具１に対する径方向位置を測定する。
第１の円筒部材２と第２の円筒部材５との接合端の外周部には、第１および第２の円筒部材２、５を接着接合するための継手板７が結合される。
【００１５】
図２において、組立治具の制御演算処理部は、測定子６ａ〜６ｄからの各測定値を入力情報とし、各測定値に基づいて押圧部材４ａ〜４ｄの駆動制御量Ｄを決定するために、位置ずれ算出部８と、目標真円算出部９と、基本矯正量算出部１０と、矯正量制限値保管部１１と、目標矯正量算出部１２と、押圧部材制御部１３とを備えている。
【００１６】
位置ずれ算出部８は、測定子６ａ〜６ｄの各測定値を入力情報として、第２の円筒部材５の円筒治具１に対する位置ずれ量（移動量）ΔＰを算出し、押圧部材４ａ〜４ｄの移動量ΔＰとして押圧部材制御部１３に入力する。
目標真円算出部９は、位置ずれ算出部８および押圧部材制御部１３に基づく第２の円筒部材５の中心位置の調整後に、測定子６ａ〜６ｄの各測定値を入力情報として、目標真円Ｒ（図５参照）の径φｏを算出する。
基本矯正量算出部１０は、目標真円Ｒの径φｏに基づいて、押圧部材４ａ〜４ｄにおける基本矯正量Ｂを算出する。
【００１７】
矯正量制限値保管部１１は、第２の円筒部材５の内面が形状矯正によって損傷しない程度の矯正量制限値Ａ（上限許容値）をあらかじめ保管している。
目標矯正量算出部１２は、矯正量制限値Ａと基本矯正量算出部１０からの基本矯正量Ｂとに基づいて、押圧部材４ａ〜４ｄにより実行される目標矯正量Ｃを算出する。
押圧部材制御部１３は、位置ずれ量（移動量）ΔＰおよび目標矯正量Ｃに基づいて押圧部材４ａ〜４ｄの駆動制御量Ｄを決定する。駆動制御量Ｄは、各押圧部材４ａ〜４ｄの可動機構に入力され、目標矯正量Ｃに対応した押圧部材４ａ〜４ｄの押圧駆動信号となる。
【００１８】
図３に示すように、押圧部材４ａ〜４ｄおよび測定子６ａ〜６ｄは、それぞれ、直交４方向に対応して配置されている。
押圧部材４ａ〜４ｄおよび測定子６ａ〜６ｄは、円筒治具１の外周に沿って、４個以上で等間隔に配設されていればよい。
測定子６ａ〜６ｄは、押圧部材４ａ〜４ｄの部材数と同一数だけ設置されている。
【００１９】
次に、図４および図５の説明図を参照しながら、図１〜図３に示したこの発明の実施の形態１による矯正動作について説明する。
図４は位置ずれ算出部８により算出される押圧部材４ａ〜４ｄの移動量ΔＰ（第２の円筒部材５の位置ずれ量に相当）を示す説明図である。
図４において、移動量ΔＰは、測定値に基づく押圧部材４ａ〜４ｄの測定位置Ｐ１〜Ｐ４から、実線円（第２の円筒部材５に対応）の中心位置Ｏ５を求め、この中心位置Ｏ５と２点鎖線円（円筒治具１に対応）の中心位置Ｏ１とのずれ量として求められる。
図５は目標真円算出部９によって算出される目標真円Ｒの径φｏと、基本矯正量算出部１０によって算出される基本矯正量Ｂ１〜Ｂ４との関係を示す説明図である。
【００２０】
まず、円筒治具１の一端において、位置決め部３（図１参照）を用いて、第１の円筒部材２を、円筒治具１と同軸となるように位置決めする。
続いて、第２の円筒部材５を第１の円筒部材２上に設置して、各接合端を衝合させる。また、図３に示すように、円筒治具１の押圧部材４ａ〜４ｄを、円筒部材５の内面に接する位置に配置し、測定子６ａ〜６ｄにより、円筒治具１を基準とした押圧部材４ａ〜４ｄの径方向位置を測定する。
【００２１】
測定子６ａ〜６ｄの各測定値（位置測定データ）は、制御演算処理回路内の位置ずれ算出部８に入力される。
位置ずれ算出部８は、押圧部材４ａ〜４ｄの各測定値から各測定位置Ｐ１〜Ｐ４（図４参照）の平均値を求め、この平均値に基づいて、実線円（円筒部材５）の中心位置Ｏ５を２点鎖線円（円筒治具１）の中心位置Ｏ１に一致させるための、押圧部材４ａ〜４ｄの移動量ΔＰを算出する。
【００２２】
なお、図４において、実線円（矯正移動後には２点鎖線円）は、楕円近似された場合を示しており、円筒治具１の中心位置Ｏ１に対する測定位置Ｐ２、Ｐ４の径方向の位置ずれ量は「０」であり、矯正後の２点鎖線円の中心位置Ｏ１を通る中心線上に測定位置Ｐ２、Ｐ４が存在している。
これにより、押圧部材制御部１３は、移動量ΔＰに応じて押圧部材４ａ〜４ｄを移動させ、円筒部材５と円筒治具１との軸合わせを行う。
【００２３】
次に、測定子６ａ〜６ｄは、円筒治具１を基準とする押圧部材４ａ〜４ｄの径方向位置を再び測定し、各測定値を制御演算処理回路内の目標真円算出部９に入力する。
目標真円算出部９は、押圧部材４ａ〜４ｄの各測定値（位置測定データ）から、図５内の実線円のように、第２の円筒部材５の形状を楕円近似し、公知の処理方法（たとえば、同一周長となる円径を求めるなど）を用いて、２点鎖線で示すような目標真円Ｒの径φｏを算出する。
【００２４】
続いて、基本矯正量算出部１０は、目標真円Ｒと各押圧部材４ａ〜４ｄの移動方向との交点を目標点Ｑ１〜Ｑ４として求め、押圧部材４ａ〜４ｄを目標点Ｑ１〜Ｑ４に向けて移動するための各変位量を、基本矯正量Ｂ１〜Ｂ４（以下、「基本矯正量Ｂ」と総称する）として算出し、これを目標矯正量算出部１２に入力する。
【００２５】
目標矯正量算出部１２は、押圧部材４ａ〜４ｄ毎の基本矯正量Ｂを、矯正量制限値保管部１１に保管された矯正量制限値（許容上限値）Ａと比較し、基本矯正量Ｂが矯正量制限値Ａを越えない場合（Ｂ≦Ａ）には、基本矯正量Ｂを目標矯正量Ｃとして押圧部材制御部１３に入力する。
一方、基本矯正量Ｂが矯正量制限値Ａを越える場合（Ｂ＞Ａ）には、矯正量制限値Ａを目標矯正量Ｃとして押圧部材制御部１３に入力する。
【００２６】
押圧部材制御部１３は、押圧部材４ａ〜４ｄの各目標矯正量Ｃに基づいて、押圧部材４ａ〜４ｄを移動制御し、第２の円筒部材５の形状を、円筒治具１と同軸の真円に矯正する。
このとき、押圧部材４ａ〜４ｄの実際の位置（第２の円筒部材５の形状）は、測定子６ａ〜６ｄにより常にモニタされて、押圧部材制御部１３にフィードバックされる。
【００２７】
このように、第１および第２の円筒部材２、５の接合部において、第２の円筒部材５の内径形状を矯正するため可動式の押圧部材４ａ〜４ｄを設け、第２の円筒部材５の内面に押圧部材４ａ〜４ｄが接した状態で、円筒治具１を基準とした押圧部材４ａ〜４ｄの径方向位置を測定子６ａ〜６ｄで計測することにより、第２の円筒部材５の位置、径および真円度を正確に測定することができ、円筒治具１および第１の円筒部材２に対して同軸の真円に矯正することができる。
【００２８】
また、位置ずれ算出部８、目標真円算出部９および押圧部材制御部１３を含む制御演算処理回路により、目標となる移動量ΔＰおよび基本矯正量Ｂに正確に合致させた押圧部材４ａ〜４ｄの位置設定プロセスを実現し、効率的且つ正確に矯正制御を実行することができる。
すなわち、算出された目標矯正量Ｃに合致させるための押圧部材４ａ〜４ｄの位置設定プロセスを、専用部品の製作や溶接などを行うことなく実行することができる。
【００２９】
また、矯正量制限値保管部１１には、押圧部材４ａ〜４ｄの端面から受ける圧力によって第２の円筒部材５の内面が損傷しない程度の矯正量制限値Ａ（あらかじめ算出された値）が保存されているので、基本矯正量算出部１０で算出された基本矯正量Ｂに対して、目標矯正量Ｃを矯正量制限値Ａ以下の値に抑制することができ、第２の円筒部材５の内面を損傷することがない範囲内で矯正を行うことができる。
また、測定子６ａ〜６ｄは、押圧部材４ａ〜４ｄの位置（第２の円筒部材５の形状）を常にモニタして制御演算処理回路にフィードバックしているので、第２の円筒部材５の移動中（形状矯正中）においても、実際の矯正量が矯正量制限値Ａを越えていないことを確実にチェックすることができ、円筒部材に損傷を与えず、真円に近似するように最大限に矯正することができる。
【００３０】
また、円筒治具１の中心に対して放射状に配置された４個の押圧部材４ａ〜４ｄを可動式に構成し、各押圧部材４ａ〜４ｄの位置を個別に計測する測定子６ａ〜６ｄを設けたので、第２の円筒部材５の内面に押圧部材４ａ〜４ｄがちょうど接する状態で、円筒治具１を基準とした押圧部材４ａ〜４ｄの位置（第２の円筒部材５の形状）を測定することができ、第２の円筒部材５の矯正前の径および真円度を正確に測定することができる。
ここでは、押圧部材４ａ〜４ｄの個数を４個に設定したが、４個以上の複数個（できれば、偶数個）に設定してもよい。
【００３１】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、可動式の押圧部材４ａ〜４ｄと測定子６ａ〜６ｄとを分離させて構成したが、測定子を押圧部材と一体のマイクロメータヘッドにより構成してもよい。
図６は測定子を押圧部材と一体的に構成したこの発明の実施の形態２によるマイクロメータヘッド４０を示す側断面図である。
【００３２】
図６において、マイクロメータヘッド４０は、押圧部材（可動機構）と測定子との機能を兼用しており、取付板４１を介して円筒治具１に固定され、可動式の先端部に、第２の円筒部材５の内面を押圧するための押圧板４２が設けられている。なお、制御演算処理回路の構成は、図２に示した通りである。
図６のマイクロメータヘッド４０を用いることにより、前述と同様に、第２の円筒部材５に損傷を与えることなく、真円形状に最大限に矯正することができるうえ、コンパクトで安価な構成とすることができる。
【００３３】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態１、２では、押圧部材４ａ〜４ｄの可動機構を、押圧部材制御部１３により自動的に駆動制御したが、モニタ装置を参照可能なオペレータにより駆動してもよい。
図７はオペレータが参照可能なモニタ装置を設けたこの発明の実施の形態３による制御演算処理回路を示すブロック図であり、前述（図２参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
【００３４】
図７において、制御演算処理回路にはモニタ装置２３が設けられており、モニタ装置２３は、位置ずれ算出部８からの位置ずれ量（移動量）ΔＰと、目標矯正量算出部１２からの目標矯正量Ｃとを表示するようになっている。
この場合、オペレータは、モニタ装置２３を認識しつつ、押圧部材４ａ〜４ｄの可動機構を駆動することにより、前述と同様の作用効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の実施の形態１による計測矯正機構を示す側断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による制御演算処理回路を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１による計測矯正機構を示す平面図である。
【図４】この発明の実施の形態１による位置ずれ量（移動量）算出動作を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１による目標真円の径の算出動作を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２によるマイクロメータヘッドを示す側断面図である。
【図７】この発明の実施の形態３による制御演算処理回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  円筒治具、２  第１の円筒部材、３  位置決め部、４ａ〜４ｄ  押圧部材、５  第２の円筒部材、６ａ〜６ｄ  測定子、８  位置ずれ算出部、９  目標真円算出部、１０  基本矯正量算出部、１１  矯正量制限値保管部、１２  目標矯正量算出部、１３  押圧部材制御部、２３  モニタ装置、４０  マイクロメータヘッド、４１  取付板、４２  押圧板、Ａ  矯正量制限値、Ｂ、Ｂ１〜Ｂ４  基本矯正量、Ｃ  目標矯正量、Ｄ  駆動制御量、Ｏ１、Ｏ２  中心位置、Ｐ１〜Ｐ４  測定位置、Ｑ１〜Ｑ４  目標点、Ｒ  目標真円、φｏ  目標真円の径、ΔＰ  位置ずれ量（移動量）。
【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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【図７】
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