JP2007232697A - 円筒体の内周真円度検査装置及び円筒体の内周真円度検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】円筒体Tの内周真円度を検査するための内周真円度検査装置Sに関する。
駆動源7と、回転軸11aと、回転軸11aの回転中心から所定の径方向の長さを有する回転治具11bと、円筒体T内部に回転治具11bを配置した状態で、円筒体Tを回転軸11aと同軸に支持可能な固定部10と、円筒体T内周面と回転治具11bとが摺接した場合に、その摺接を検知して検知信号を出力する検出部4と、検知信号に基づき円筒体Tの内周真円度に異常があるか否かを判定する判定部5とを備える
【選択図】図1
Description
このため、円筒状部品の内周形状を検査することを目的として、真円度測定が行われており、この真円度測定を行うための様々な技術が開発されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1の真円度測定装置では、被測定物であるシリンダを固定し、そのシリンダの内周面に沿って、測定子を接触させながら移動させる。
このとき、測定子は、シリンダの内周面をトレースして、シリンダ内周の各角度ピッチデータを、1°ずつ送信する。このピッチデータを取込んで、コンピュータでデータ処理を行うことにより真円度を測定する。また、同様に、測定子により送信されたストローク方向の長さピッチを1mm単位で取込むとともに、シャフトを90°ずつ回転させ、計4箇所のストローク方向の長さピッチを測定することによって円筒度を測定する。
また、装置自体が複雑であるため、インライン化が困難であるとともに、測定コストがかさむという問題点もあった。
本発明に係る回転治具は、回転軸の回転中心より所定量偏心させて取付けられる。
このように構成することにより、回転治具の回転軌道の径は、回転治具の径+偏心距離となる。よって、(回転治具の径)+(偏心距離)=(規格径)−(誤差範囲)としておけば、円筒体内周に異常がある場合(円筒体内周に、誤差範囲を超えて規格径より小さい部分がある場合)に、回転治具外周面と円筒体内周との摺接が起こる。つまり、円筒体内周に、(規格径)−(誤差範囲)より小さい部分があれば、回転治具の回転中に、回転治具外周面がその部分に摺接する。
この摺接したことを検知することにより円筒体の内周の真円度の異常があるか否かを検査することができる。
このように、本発明においては、回転治具を円筒体内部に挿入して回転治具を回転させるだけで、円筒体の真円度を検査することができる。
よって、従来の真円度測定装置に比して、短時間かつ容易に円筒体の真円度を検査することができる。
また、前記回転治具は、前記回転軸を介して電源に電気的に接続され、前記第3の工程では、前記円筒体内周面と前記回転治具外周面とが摺接することにより前記円筒体に通電したことを、前記検出部により検知すると好適である。
このように構成されていることにより、簡易かつ確実に回転治具外周面と円筒体内周面との摺接を検出することができる。
このとき、前記検出部は、前記円筒体の外周面に配設されるとともに前記判定部に電気的に接続された振動検出器であり、前記第3の工程では、前記振動検出器が、前記円筒体内周と前記回転治具外周面とが摺接することにより発生した前記円筒体の振動を前記検出部により検出するよう構成されていると好適である。
更にこのとき、前記ヨークの内周面には、磁石が装着され、前記磁石の内周面には、導電性素材で構成された円環状のスリーブが装着されており、前記ヨークの内周真円度として、前記スリーブの内周真円度を測定する。
このように、本発明に係る円筒体の内周検査方法は、内周の真円度が要求されるモータ用のヨーク内周面の真円度測定に好適に使用される。
よって、円筒体内周の真円度を簡易かつ短時間で検査することが可能であるとともに、構造が簡易であるため小型することができ、インライン化に寄与する。
なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
図1乃至図7は本発明の一実施形態を示す図で、図1は内周検査装置と被検査部材を示す説明図、図2は図1のA−A線端面説明図、図3は内周検査装置の使用状態を示す説明図、図4は回転治具の軌道を示す説明図、図5は被検査部材の正常状態と不良状態の例を示す説明図、図6は第1実施例に係る内周検査装置の使用状態を示す説明図、図7は第2実施例に係る内周検査装置の使用状態を示す説明図である。
本実施形態における内周検査装置Sは、円筒形状体の内周の真円度を検査するための装置である。
被検査対象である円筒形状体としては、略円筒形状の部材であれば特に限定されるものではないが、例えば、モータヨーク等の部材が想定される。
図1に示すように、本実施形態に係るヨークハウジング1は、一般的に使用されるモータヨーク用の有底円筒状の部材であり、その側面の内周には、モータの回転力を付与するための永久磁石2が配設されている。
また、永久磁石2の表面側(完成品Tの内周側を向く面)には、略円筒状のスリーブ3が嵌入されている。
スリーブ3は、永久磁石2が破損した際に、その破片の飛散により、回転子が破損することを防止するためのものであり、永久磁石2の表面(完成品T内周側を向く面)を被覆するように嵌入されている。
本実施形態に係る検査部S1は、検出部4、判定部5、電源6を主要構成としている。
本実施形態に係る検出部4は、試験部S2から出力される信号等を検知するためのものであり、例えば、瞬間的に発生する電流や、振動等を検知する検出子や増幅器等を有して構成される。
また、本実施形態に係る判定部5は、検出部4が検出した信号等を受信し、異常状態であるか否かを判定する。
本実施形態に係る電源6は、公知の電源であり、検出部4の信号を得るための電流を供給する。
これら、検出部4、判定部5、電源6は、導線等で電気的に接続されており、試験部S2に取付けられる。
本実施形態に係るモータ7は、公知のモータであり、後述する回転軸11aを駆動して回転部材11全体を回転駆動する。
本実施形態に係る連結部8は、モータ7と後述する回転部材11とを連結するための部材であり、モータ7の出力軸7aからの出力を、後述する回転軸11aへと伝達する。
なお、連結部8は、非導電性部材(例えば、樹脂製ギヤの組合せ)で構成されており、この連結部8により、モータ7側と回転部材11側が電気的に絶縁される。
本実施形態に係る試験部接続部9は導電性部材で構成されており、試験部S2と検査部S1との接続部となる。また、この内部には、後述する回転軸11aが貫通している。
本実施形態に係る載置台10は、平板状の部材であり、内周検査を実施する際には、その上面側に完成品Tが載置された状態で固定される。載置台10の略中央部には、回転軸貫通孔10aが形成されており、この回転軸貫通孔10aを後述する回転軸11aが回転可能に貫通する。
回転軸11aは、棒状の回転軸であり、連結部8の出力側から略鉛直方向へ起立している。なお、回転軸11aは、載置台10に形成された回転軸貫通孔10aを貫通し、載置台10より上側へ突出している。
偏心回転部材11bは、略円柱形状の導電性部材であり、回転軸11aの上側(載置台10より上部に突出した部分)に、回転軸11aと共に回動可能となるように固定されている。
なお、偏心回転部材11bは、その両底面を回転軸11aが略垂直に貫通した状態で固定されている。また、回転軸11aは、偏心回転部材11bの中心(水平方向断面の中心)を貫通するのではなく、若干偏心した位置を貫通している。
また、本実施形態においては、偏心回転部材11bの高さ(底面間の距離)は、完成品T内周面の軸方向の長さとほぼ同じか若干大きく設定されている。
このため、回転軸11aを360°(1周)回転させると、完成品T内周面を全て検査することができる。このため、検査時間を短縮することができる。
なお、本実施形態では、このように構成されているが、この構成に限られることはなく、偏心回転部材11bの高さ(底面間の距離)を、完成品T内周面の軸方向の長さより短く構成し、偏心回転部材11bを回転軸11aに沿って上下動できるように構成してもよい。
図2に示すように、回転軸11aは、偏心回転部材11bの中心(水平方向断面の中心)を通ってはおらず、若干偏心した位置に貫通している。
つまり、回転軸11aは、偏心回転部材11bの中心O´から、若干ずれた位置に回転軸11aの中心Oが配設された状態で、偏心回転部材11bを貫通する。
このため、回転軸11aが回転した場合、偏心回転部材11bは、軌道Mの内側を移動することとなる。
この中心O´と中心Oとの距離は、検査対象である完成品Tの内周の規定半径(直径)に応じて決定するとよい。つまり、この中心O´と中心Oとの距離により、偏心回転部材11bの軌道Mの範囲が変化するため、中心O´と中心Oとの距離を変えることにより、軌道Mの半径Rを、(完成品Tの規定半径)−(誤差範囲)に設定することができる。
本実施形態においては、完成品Tは、載置台10上面に、開口部を載置台10側へと向け、偏心回転部材11bを被覆した状態で固定されている。
また、検査部S1の検出部4は、完成品の一部へ接した状態で配設され、他端側(検出部4が配設される側と反対側の端部)は、試験部接続部9に取付けられている。
なお、検出部4の配設位置は、検出部4として使用する検出子やセンサの種類により異なる。
このため、判定部5では偏心回転部材11bが完成品T内周に接触したこと、すなわち
完成品T内周には、誤差範囲を超えて規格半径より小さい部分があることを検知することができる。このことは、完成品T内周の真円度に問題があることを意味する。この真円度異常の検知について、以下説明する。
上述したように、偏心回転部材11bの回転中心Oは、偏心回転部材11b自身の中心O´とずれた位置に設定されている。
まず、図4により、偏心回転部材11bの回転軌道について説明する。
図4は、偏心回転部材11bを上部からみた説明図であり、図4(a)から図4(d)にかけて、偏心回転部材11bの回転中心角の位相がそれぞれ90°ずつ変化している。
図4(a)の位置から、回転中心Oを中心として偏心回転部材11bをB方向へ90°回転させると、偏心回転部材11bは図4(b)の位置に到達する。
同様に、更に回転中心Oを中心として偏心回転部材11bをB方向へ90°回転させると、偏心回転部材は図4(c)の位置へ到達し、また更に90°回転させると図4(d)の位置へ到達する。
よって、偏心回転部材11bを被覆する完成品Tの内周に、軌道Mの半径Rより半径が小さい部分があると、偏心回転部材11bがその部分に摺接する。
つまり、完成品Tの内周の真円度に問題があれば、その部分に偏心回転部材11bが摺接することとなる。
本実施形態では、この摺接を検出部4で検知して判定部5で検出する。
図5(a)は完成品T内周の真円度が正常である場合を示す。
偏心回転部材11bの軌道Mの半径Rは、完成品Tの規格内径rより誤差範囲r´分小さく設定されている。つまり、R=r−r´となっている。
この場合には、偏心回転部材11bは、完成品Tの内周に接触することなく回転する。
図5(b)は完成品T内周の真円度が低く、略楕円形状となっている場合を示す。
この場合、完成品Tの内周部T1が偏心回転部材11bと摺接する。つまり、内周部T1部分の半径は、(R=r−r´)以下であり、真円度に問題があることを意味する。
図5(c)は、完成品Tに内部方向へ突出した凸部が形成されているために、完成品T内周の真円度が低くなっている場合を示す。
この場合、完成品Tの内周部T2が偏心回転部材11bと摺接する。つまり、内周部T2部分の半径は、(R=r−r´)以下であり、真円度に問題があることを意味する。
この摺接を検出部4により検知して、完成品T内周の真円度に異常があることを検出することができる。
図6により、本発明の第1実施例を説明する。
本例においては、検出部4として、プローブ41を使用する。
本例におけるプローブ41は、公知のコンタクトプローブであり、電気信号を伝達する。
また、判定部5としては、抵抗51と、この抵抗51に並列に連結された判定部52とが使用され、抵抗51に印加された電圧が判定部52で検出される。
他の構成は、上記実施形態で説明した構成と同様である。
このように構成されていることにより、モータ7を駆動して回転部材11を回転駆動させ、完成品T内周面の真円度を検査することができる。
つまり、偏心回転部材11bが回転してスリーブ3内周面に摺接すると、検査部S1と試験部接続部9と、回転部材11(回転軸11a及び偏心回転部材11b)と、スリーブ3とで、瞬間的に閉回路が形成されて、抵抗51に電流が流れる。
これを、判定部52で検知することにより、完成品T内周の真円度に異常があることを検出する。
また、モータ7を所定時間回転駆動し、その間抵抗51に電流が流れなければ(判定部52で電圧を検知しなければ)、完成品T内周の真円度は正常であると判断することができる。
図7により、本発明の第2実施例を説明する。
本例においては、検出部4として、加速度センサ42及び増幅器43を使用する。
本例における加速度センサ42は、公知の加速度センサであり、検知した振動を電気信号に変換して出力する。また、増幅器43は加速度センサ42から出力された電気信号を増幅して判定部53へ出力する。
また、判定部53は、この増幅器43より出力された信号を検知して、完成品T内周の真円度に異常があることを検出する。
他の構成は、上記実施形態で説明した構成と同様である。
このように構成されていることにより、モータ7を駆動して回転部材11を回転駆動させ、完成品T内周面の真円度を検査することができる。
つまり、偏心回転部材11bが回転してスリーブ3内周面に摺接すると、この衝撃により完成品Tに振動が生じる。よって、この振動を電気信号に変換して増幅し、判定部53で検知すれば、完成品T内周の真円度に異常があることを検出することができる。
また、モータ7を所定時間回転駆動し、その間加速度センサ42が反応しなければ(判定部53が電気信号を検知しなければ)、完成品Tの真円度は正常であると判断することができる。
10‥載置台(固定部)、10a‥回転軸貫通孔、
11‥回転部材、11a‥回転軸、11b‥偏心回転部材(回転治具)
41‥プローブ、42‥加速度センサ、43‥増幅器、51‥抵抗、52‥判定部、53‥判定部
S‥内周検査装置、S1‥検査部、S2‥試験部、T‥完成品
Claims (13)
- 円筒体の内周真円度を検査するための内周真円度検査装置であって、
回転力を付与する駆動源と、該駆動源からの出力を受けて回転する回転軸と、
該回転軸と共に回転可能に配設され、該回転軸の回転中心から所定の径方向の長さを有する回転治具と、
前記円筒体内部に前記回転治具を配置した状態で、前記円筒体を前記回転軸と同軸に支持可能な固定部と、
前記回転軸及び前記回転治具の回転中、前記円筒体内周面と前記回転治具とが摺接した場合に、その摺接を検知して検知信号を出力する検出部と、
前記検知信号に基づき前記円筒体の内周の真円度に異常があるか否かを判定する判定部と、を備えることを特徴とする円筒体の内周真円度検査装置。 - 前記回転治具は、前記回転軸の回転中心より所定量偏心した状態で前記回転軸に配設されていることを特徴とする請求項1に記載の円筒体の内周真円度検査装置。
- 前記回転治具は、前記回転軸を介して電源に電気的に接続され、
前記検知部は、前記円筒体内周面と前記回転治具外周面とが摺接することにより前記円筒体に通電したことを検知することを特徴とする請求項1に記載の円筒体の内周真円度検査装置。 - 前記駆動源と、前記回転軸及び前記回転治具とは電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項3に記載の円筒体の内周真円度検査装置。
- 前記円筒体の内周面には、導電性素材で構成された円筒状のスリーブが嵌合されており、前記検出部は、前記スリーブの端部に通電可能に接触していることを特徴とする請求項1乃至請求項4いずれか一項に記載の円筒体の内周真円度検査装置。
- 前記検出部は、前記円筒体の外周面に配設されるとともに前記判定部に電気的に接続された振動検出器であり、
該振動検出器は、前記円筒体内周と前記回転治具外周面とが摺接することにより発生した前記円筒体の振動を電気信号に変換して前記判定部へ出力することを特徴とする請求項1に記載の円筒体の内周真円度検査装置。 - 円筒体の内周真円度を検査するための内周真円度検査方法であって、
回転軸を中心として回転可能であって、回転軸の径方向に所定の長さを有する回転治具を、前記円筒体と前記回転軸とが同軸となるように前記円筒体の内部に挿入する第1の工程と、
前記回転軸を中心として前記回転治具を回転駆動する第2の工程と、
前記円筒体内周と前記回転治具外周面とが摺接したことを検知可能な検出部によって、前記円筒体内周と前記回転治具外周面とが摺接したことを検出する第3の工程と、
前記検出部による検出結果を判定する第4の工程と、を備えることを特徴とする円筒体の内周真円度検査方法。 - 前記第1の工程では、前記回転軸の回転中心より所定量偏心した状態で前記回転軸に配設された前記回転治具を、前記円筒体内部に挿入することを特徴とする請求項7に記載の円筒体の内周真円度検査方法。
- 前記回転治具は、前記回転軸を介して電源に電気的に接続され、
前記第3の工程では、前記円筒体内周面と前記回転治具外周面とが摺接することにより前記円筒体に通電したことを、前記検出部により検知することを特徴とする請求項7に記載の円筒体の内周真円度検査方法。 - 前記第3の工程では、
前記円筒体の内周面に嵌合された導電性円筒状のスリーブと前記回転治具とが接触することにより通電状態となったことを、前記スリーブの端部に通電可能に接触している前記検出部により検出することを特徴とする請求項7又は請求項9に記載の円筒体の内周真円度検査方法。 - 前記検出部は、前記円筒体の外周面に配設されるとともに前記判定部に電気的に接続された振動検出器であり、
前記第3の工程では、前記振動検出器が、前記円筒体内周と前記回転治具外周面とが摺接することにより発生した前記円筒体の振動を前記検出部により検出することを特徴とする請求項7に記載の円筒体の内周真円度検査方法。 - 前記円筒体として、回転電機のヨークの内周真円度を測定することを特徴とする請求項7乃至請求項11いずれか一項に記載の円筒体の内周真円度検査方法。
- 前記ヨークの内周面には、磁石が装着され、前記磁石の内周面には、導電性素材で構成された円環状のスリーブが装着されており、
前記ヨークの内周真円度として、前記スリーブの内周真円度を測定することを特徴とする請求項12に記載の円筒体の内周真円度検査方法。
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