JP5294949B2

JP5294949B2 - 回転体の肉厚等測定装置

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Publication number: JP5294949B2
Application number: JP2009088937A
Authority: JP
Inventors: 正弘猿田; 寛哲徳永; 康寛松永
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2009-04-01
Filing date: 2009-04-01
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2029-04-01
Also published as: JP2010243185A

Description

この発明は、筒状の回転体形状の被測定物における内周面中心軸と外周面中心軸のズレによって生ずる偏肉等を測定する回転体の肉厚等測定装置に関する。

従来、円筒体の偏肉状態を測定する技術として、以下の構成のもの（例えば特許文献１）が知られている。
この測定技術では、予め外径寸法および内径寸法が判明している円筒体に対して、その外周円上の任意の一点と外径の仮想中心点とを通る第１の直線を想定し、この第１の直線が前記円筒体の外周円および内周円と交わる点である４点の座標をポテンショメータなどの位置検出手段で測定する。あるいは、この位置検出手段で、さらに前記第１の直線に対して仮想中心点で直行する第２の直線を想定し、この第２の直線が前記円筒体の外周円および内周円と交わる点である４点の座標を測定する。このようにして測定した４点または８点の座標データと、予め判明している外径寸法および内径寸法に基づいて、外径の中心点と内径の中心点のズレ量( 偏心) 、最大肉厚寸法、最小肉厚寸法、および最大肉厚寸法と最小肉厚寸法との差である最大偏肉を、演算器によって算出することにより円筒体の偏肉状態を測定する。

特開平７−３１８３０１号公報

しかしながら、上記した従来の円筒体の偏肉測定技術では、測定対象である円筒体の外径および内径を、別途、測定器により予め測定しておく必要があり手間を要する。また、前記偏肉測定技術では、被測定物の外径寸法あるいは内径寸法が軸方向に一定でない場合は、被測定物の軸方向における外径寸法の位置、内径寸法の位置、および位置検出手段の測定位置を一致させて測定する必要がある。前記偏肉測定技術の場合、円筒状の被測定物を測定対象としているため、前記測定位置を軸方向に一致させる手段が無く、偏肉・偏心測定が困難である。

この発明の目的は、被測定物が円筒状である場合に限らず、軸方向位置によって外径寸法および内径寸法が異なる筒状の回転体であっても、その偏肉・偏心状態や外周面および内周面の形状を簡単に精度良く測定することができる回転体の肉厚等測定装置を提供することである。

この発明の回転体の肉厚等測定装置は、筒状の回転体形状の被測定物Ｗを支持する被測定物支持台装置１と、この被測定物支持台装置１に支持された被測定物Ｗの中心軸Ｏに対して直交する方向に進退移動自在な水平移動台１１、およびこの水平移動台１１を進退駆動する水平駆動機構１２を有する水平移動テーブル機構１０と、前記水平移動台１１にこの水平移動台１１の進退可能方向と同方向に進退移動自在にプローブ支持体２２を設置した測定テーブル機構２０と、前記プローブ支持体２２に基端が取付けられて先端に被測定物Ｗの内周面および外周面に接触可能な測定端子３１，３２を有しこの測定端子３１，３２が接触することで検出信号を発生するプローブ３０と、前記水平移動台１１の進退位置を検出する水平位置検出手段４０と、前記水平移動台１１に対する前記プローブ支持体２２の変位量を検出する変位量検出手段５０と、前記水平駆動機構１２により前記水平移動台１１を移動させて前記プローブ３０の測定端子３１，３２を被測定物Ｗの内周面に接触させたとき、およびこの接触位置に対向する被測定物Ｗの外周面に前記測定端子３１，３２を接触させたときの、前記変位量検出手段５０の変位量検出値および前記水平位置検出手段４０の位置検出値から前記被測定物Ｗの肉厚を演算する肉厚演算手段７４とを備える。なお、回転体とは平面内の図形をこの平面内の直線回りに回転させたときの図形の軌跡を言うが、上記回転体形状はこのような回転体の形状を言う。
この構成によると、水平移動台１１を進退させてプローブ３０を測定の準備位置に位置させた後、水平移動台１１に設置されたプローブ支持体２２と共にプローブ３０を水平方向に進退移動させてプローブ３０の測定端子３１，３２を被測定物Ｗの内周面および外周面に接触させる。この接触時の、水平移動台１１の進退位置の位置検出値、および水平移動台１１に対するプローブ支持体２２の変位量の検出値を用いて肉厚演算手段７４により被測定物Ｗの肉厚を演算する。そのため、個々の被測定物Ｗ毎に事前に別方式によって内外周面の水平断面円の直径を測定していなくても、被測定物Ｗの所定高さにおける肉厚を容易に測定することができる。

この発明において、前記被測定物Ｗの中心軸Ｏに対して直交する直線と前記被測定物Ｗの内周面および外周面との交点である４つの交点に前記測定端子３１，３２を接触させたときの、前記変位量検出手段５０の変位量検出値および前記水平位置検出手段４０の位置検出値から、被測定物Ｗの２箇所の肉厚を演算し、かつこれら２箇所の肉厚の演算値の差から偏肉量を演算する偏肉量演算手段７５を設けても良い。
この構成の場合、被測定物Ｗの偏肉量を容易に測定することができる。

前記測定テーブル機構２０は、前記水平移動台１１にこの水平移動台１１の進退可能方向と同方向にプローブ支持体ベース２１を進退移動自在に設置し、このプローブ支持体ベース２１に前記プローブ支持体２２を前記水平移動台１１の進退可能方向と同方向に進退自在に設置した２段重ね構造であり、前記プローブ支持体ベース２１を前記水平移動台１１に対して進退可能方向の一方に、前記水平移動台１１に設けられたストッパ２３で止められる位置まで付勢する第１のばね部材２５と、前記プローブ支持体２２を前記プローブ支持体ベース２１に対して進退可能方向の他方に、前記プローブ支持体ベース２１に設けられたストッパ２４で止められる位置まで付勢する第２のばね部材２６を有し、前記プローブ３０は前記測定端子３１，３２を、プローブ支持体２２の進退方向に対して互いに反対側を向いて２個有し、前記変位量検出手段５０は、前記測定端子３１，３２の中心線となる前記プローブ支持体２２の進退方向に沿う直線上の変位を検出するものである。
この構成の場合、測定端子３１，３２が被測定物Ｗに接触してから、水平移動台１１がオーバランして停止しても、測定端子３１，３２が被測定物Ｗに接触する位置を精度良く測定することができる。

この発明において、基台６に対して前記水平移動テーブル機構１０を、前記被測定物支持台装置１に支持された被測定物Ｗの中心軸Ｏと平行な方向である垂直方向に昇降移動可能に設置された垂直移動台６１、およびこの垂直移動台６１を昇降駆動する垂直駆動機構６２を有する垂直移動テーブル機構６０を設けても良い。
この構成の場合、プローブ３０の測定端子３１，３２を接触させる被測定物Ｗの測定高さ位置を容易に可変設定することができる。

この発明において、前記被測定物支持台装置１は、被測定物Ｗを搭載してチャック２により把持可能な回転台３と、この回転台３を回転させて任意の角度で停止位置決め可能な回転駆動機構４と、前記回転台３の回転角度を検出する回転角度検出手段５とを有し、前記水平移動テーブル機構１０は、前記プローブ３０が前記回転台３の中心線Ｏに直交する直線上を、前記中心線Ｏの前後両側に移動可能に設けても良い。
この構成の場合、被測定物Ｗを容易に任意の回転角度に停止位置決めできると共に、プローブ３０を被測定物Ｗの内外で容易に水平移動させることができる。

この発明において、前記被測定物支持台装置１は、被測定物Ｗを搭載してチャック２により把持可能な回転台３と、この回転台３を回転させて任意の角度で停止位置決め可能な回転駆動機構４と、前記回転台３の回転角度を検出する回転角度検出手段５とを有し、前記水平移動テーブル機構１０は、前記プローブ３０が前記回転台２の中心線Ｏに直交する直線上を、前記中心線Ｏの前後両側に移動可能に設け、
かつ前記水平駆動機構１２および前記回転駆動機構４の制御を行う機械的動作制御手段７１と、前記プローブ３０の検出信号を取り込む信号取り込み手段７２と、前記肉厚演算手段７４および偏肉量演算手段７５を有する演算器７３を備える制御装置７０を設け、
前記機械的動作制御手段７１は、所定の角度毎に前記回転台３をインデックス回転させ、前記水平移動テーブル機構１０によって前記測定端子３１，３２を被測定物Ｗの内周面または外周面における所定の測定位置に移動させて接触させ、前記信号取り込み手段７２は、前記測定端子３１，３２を被測定物に接触させたときの、前記水平位置検出手段４０で検出される進退位置、および前記変位量検出手段５０で検出される変位量、並びに前記回転角度検出手段５で検出される回転角度を演算器７３に取り込み、前記演算器７３は、前記信号取り込み手段７２で取り込んだ各情報から被測定物Ｗの内周面と外周面間の肉厚、偏肉量、偏心量、並びに内周面および外周面の直径を演算するものとしても良い。
この構成の場合、被測定物Ｗの肉厚、偏肉量、内周面および外周面の直径を容易に測定することができる。

この発明において、基台６に対して前記水平移動テーブル機構１０を、前記被測定物支持台装置１に支持された被測定物Ｗの中心軸Ｏと平行な方向である垂直方向に昇降移動可能に設置された垂直移動台６１、およびこの垂直移動台６１を昇降駆動する垂直駆動機構６２を有する垂直移動テーブル機構６０を設け、
前記機械的動作制御手段７１は、被測定物Ｗの設定高さに測定端子３１，３２が接触する昇降位置に前記水平移動テーブル機構１０を移動させて、その設定高さで前記測定端子３１，３２を被測定物Ｗの内周面または外周面における所定の測定位置に移動させて接触させるものとしても良い。
この構成の場合、被測定物Ｗの肉厚、偏肉量、内周面および外周面の直径をより容易に測定することができる。

この発明において、基台１に対して前記水平移動テーブル機構１０を、前記被測定物支持台装置１に支持された被測定物Ｗの中心軸Ｏと平行な方向である垂直方向に昇降移動可能に設置された垂直移動台６１、およびこの垂直移動台６１を昇降駆動する垂直駆動機構６２を有する垂直移動テーブル機構６０を設け、前記垂直移動台６１の高さ位置を検出する垂直位置検出手段６３を設け、前記垂直移動テーブル機構６０によって測定端子３１，３２の被測定物Ｗの高さ方向に移動させて各高さ位置で測定端子３１，３２を被測定物Ｗの外周面または内周面に接触させたときの、前記水平位置検出手段４０，変位量検出手段５０，および前記垂直位置検出手段６３の検出値から、被測定物Ｗの外周面または内周面の垂直断面の形状を演算する垂直断面形状演算手段７８を設けても良い。
この構成の場合、被測定物Ｗの垂直断面形状を容易に測定することができる。

この発明において、前記被測定物支持台装置１は、被測定物Ｗを搭載してチャック２により把持可能な回転台３と、この回転台３を回転させて任意の角度で停止位置決め可能な回転駆動機構４と、前記回転台３の回転角度を検出する回転角度検出手段５とを有し、前記回転駆動機構４によって被測定物Ｗの回転台３と共に回転させて各回転角度で測定端子３１，３２を被測定物Ｗに接触させたときの、前記水平位置検出手段４０、変位量検出手段５０、および前記回転角度検出手段５の検出値から、被測定物Ｗの外周面または内周面の水平断面の形状を演算する水平断面形状演算手段７９を設けても良い。
この構成の場合、被測定物Ｗの水平断面形状を容易に測定することができる。

この発明の回転体の肉厚等測定装置は、筒状の回転体形状の被測定物を支持する被測定物支持台装置と、この被測定物支持台装置に支持された被測定物の中心軸に対して直交する方向に進退移動自在な水平移動台、およびこの水平移動台を進退駆動する水平駆動機構を有する水平移動テーブル機構と、前記水平移動台にこの水平移動台の進退可能方向と同方向に進退移動自在にプローブ支持体を設置した測定テーブル機構と、前記プローブ支持体に基端が取付けられて先端に被測定物の内周面および外周面に接触可能な測定端子を有しこの測定端子が接触することで検出信号を発生するプローブと、前記水平移動台の進退位置を検出する水平位置検出手段と、前記水平移動台に対する前記プローブ支持体の変位量を検出する変位量検出手段と、前記水平駆動機構により前記水平移動台を移動させて前記プローブの測定端子を被測定物の内周面に接触させたとき、およびこの接触位置に対向する被測定物の外周面に前記測定端子を接触させたときの、前記変位量検出手段の変位量検出値および前記水平位置検出手段の位置検出値から前記被測定物の肉厚を演算する肉厚演算手段とを備え、前記測定テーブル機構は、前記水平移動台にこの水平移動台の進退可能方向と同方向にプローブ支持体ベースを進退移動自在に設置し、このプローブ支持体ベースに前記プローブ支持体を前記水平移動台の進退可能方向と同方向に進退自在に設置した２段重ね構造であり、前記プローブ支持体ベースを前記水平移動台に対して進退可能方向の一方に、前記水平移動台に設けられたストッパで止められる位置まで付勢する第１のばね部材と、前記プローブ支持体を前記プローブ支持体ベースに対して進退可能方向の他方に、前記プローブ支持体ベースに設けられたストッパで止められる位置まで付勢する第２のばね部材を有し、前記プローブは前記測定端子を、プローブ支持体の進退方向に対して互いに反対側を向いて２個有し、前記変位量検出手段は、前記測定端子の中心線となる前記プローブ支持体の進退方向に沿う直線上の変位を検出するものであるので、被測定物が円筒状である場合に限らず、軸方向位置によって外径寸法および内径寸法が異なる筒状の回転体であっても、その偏肉・偏心状態や外周面および内周面の形状を簡単に精度良く測定することができる。

この発明の一実施形態にかかる回転体の肉厚等測定装置の概略図である。同肉厚等測定装置における部分平面図である。同肉厚等測定装置における部分正面図である。同肉厚等測定装置における制御装置の概略構成を示すブロック図である。同肉厚等測定装置による被測定物の測定位置の説明図である。同肉厚等測定装置による測定動作の一例の説明図である。同肉厚等測定装置による測定動作の他の一例の説明図である。

この発明の一実施形態を図１ないし図７と共に説明する。この回転体の肉厚等測定装置は、図５に示すような筒状の回転体形状の被測定物Ｗの肉厚，偏肉量，偏心量等を測定する装置である。この回転体の肉厚等測定装置は、図１に示すように、前記被測定物Ｗを支持する被測定物支持台装置１と、水平移動テーブル機構１０と、測定テーブル機構２０と、プローブ３０と、水平位置検出手段４０と、変位量検出手段５０と、垂直移動テーブル機構６０と、制御装置７０とを備える。

被測定物支持台装置１は、被測定物Ｗを搭載してチャック２により把持可能な回転台３と、この回転台３を回転させて任意の回転角度で停止位置決め可能な回転駆動機構４と、回転台３の回転角度を検出する回転角度検出手段５とを有する。この被測定物支持台装置１は、前記回転台３の中心線Ｏが垂直方向（Ｚ軸方向）に向く姿勢となるように基台６上に設置される。回転角度検出手段５は、例えば分解能０．０１°のロータリエンコーダからなる。この被測定物支持台装置１により、被測定物Ｗを任意の回転角度に位置決め可能である。ここでは、前記チャック２は、被測定物Ｗをその内周面側で把持して、内周面の中心軸が回転台３の中心線Ｏと一致するように回転台３に搭載する。以下の説明において、被測定物Ｗの中心軸と言うときは、被測定物Ｗの内周面の中心軸を指すものとする。また、被測定物Ｗの中心軸は回転台３の中心線Ｏと一致するため、被測定物Ｗの中心軸を、回転台３の中心線Ｏと同じ符号Ｏで示す。

水平移動テーブル機構１０は、前記被測定物支持台装置１に支持された被測定物Ｗの中心軸Ｏに対して直交する方向（Ｘ軸方向）に進退移動自在な水平移動台１１と、この水平移動台１１を進退駆動する水平駆動機構１２とを備える。水平駆動機構１２は、図示しないボールねじや、このボールねじを駆動する水平駆動モータ１３などからなる。

垂直移動テーブル機構６０は、垂直移動台６１と、この垂直移動台６１を垂直方向（Ｚ軸方向）に昇降駆動する垂直駆動機構６２と、垂直移動台６１の高さ位置を検出する垂直位置検出手段６３とを備える。垂直駆動機構６２は、図示しないボールねじや、このボールねじを駆動する上下駆動モータ６４などからなる。垂直移動台６１には、前記水平移動テーブル機構１０が設置されている。垂直駆動機構６２は、前記基台６上に垂直姿勢で設置される。これにより、水平移動テーブル機構１０は、前記被測定物支持台装置１に支持された被測定物Ｗの中心軸（回転台３の中心線Ｏ）と平行な方向に昇降移動可能とされ、垂直移動台６１を介して垂直駆動機構６２により昇降駆動される。前記垂直位置検出手段６３は、例えば分解能０．１μｍのリニアエンコーダからなる。この垂直移動テーブル機構６０により、水平移動テーブル機構１０を所定の垂直方向位置に位置決めできる。

測定テーブル機構２０は、図２および図３に平面図および正面図で示すように、プローブ支持体ベース２１と、このプローブ支持体ベース２１に重ねて設置したプローブ支持体２２とを備える２段重ね構造の機構である。プローブ支持体ベース２１は、前記水平移動テーブル機構１０における水平移動台１１にこの水平移動台１１の進退可能方向と同方向に進退移動自在に設置される。プローブ支持体２２は、前記プローブ支持体ベース２１の上に前記水平移動台１１の進退可能方向と同方向に進退自在に設置される。図６および図７に概略図で示すように、プローブ支持体ベース２１は、前記水平移動台１１に設けられたストッパ２３により水平移動台１１に対して進退可能方向の一方（被測定物Ｗに対向する側）に止めらる。また、プローブ支持体ベース２１と水平移動台１１との間には、プローブ支持体ベース２１を水平移動台１１に対して進退可能方向の一方に、前記ストッパ２３で止められる位置まで付勢する第１のばね部材２５が繋がれている。さらに、プローブ支持体２２は、プローブ支持体ベース２１に設けられたストッパ２４によりプローブ支持体ベース２１に対して進退可能方向の他方（被測定物Ｗに対向する側とは反対側）に止められる。また、プローブ支持体ベース２１とプローブ支持体２２との間には、プローブ支持体２２をプローブ支持体ベース２１に対して進退可能方向の他方に、前記ストッパ２４で止められる位置まで付勢する第２のばね部材２６が繋がれている。

前記プローブ支持体２２の被測定物Ｗに対向する一端側に前記プローブ３０が取付けられる。図３に示すように、プローブ３０は、プローブ本体３０ａが下向きに開口する概形が逆Ｕ字状とされ、そのプローブ本体３０ａの基端がプローブ支持体２２の一端に取付けられる。プローブ３０は、プローブ本体３０ａの先端に被測定物Ｗの内周面および外周面に接触可能な２個の測定端子３１，３２を有し、この測定端子３１，３２が接触することで検出信号を発生する。２個の測定端子３１，３２は、プローブ支持体２２の進退方向に対して互いに反対側を向いて配置される。測定テーブル機構２０の動作安定性を確保するために、前記ストッパ２３，２４、およびばね部材２５，２６は、前記測定端子３１，３２の中心線となる直線Ｌを挟んで上下に等配してそれぞれ１対設けられる。

図１において、水平位置検出手段４０は、前記水平移動テーブル機構１０における水平移動台１１の進退位置を検出するセンサである。この水平位置検出手段４０は、例えば分解能０．１μｍのリニアエンコーダからなる。変位量検出手段５０は、前記測定テーブル機構２０におけるプローブ支持体２２の前記水平移動台１１に対する変位量を検出するセンサである。具体的には、変位量検出手段５０は、プローブ３０における測定端子３１，３２の中心線となるプローブ支持体２２の進退方向に沿う直線Ｌ上の変位を検出するものである。この変位量検出手段５０の検出部５０ａは、アッベの原理を考慮して、図３のように測定端子３１，３２の中心線と同一直線Ｌ上に配置され、これにより測定誤差の最小化が図られている。

図６および図７に示す概略図では、変位量検出手段５０の動作説明を簡単にするために、測定端子３１，３２が被測定物Ｗに接触していない状態で、変位量検出手段５０の検出部５０ａがプローブ支持体２２の一端から所定間隔Ｇ０だけ離れた位置に変位量検出手段５０を配置している。しかし、実際の構成では、図３のように、変位量検出手段５０の検出部５０ａは変位量検出手段５０の基体に対してプローブ支持体２２の進退方向と同方向に進退自在に設けられ、図示しないばねの付勢力によりプローブ支持体２２の一端に押し当てられている。

図１において、制御装置７０は、この回転体の肉厚等測定装置の測定動作の全体を制御するものであって、マイクロコンピュータ等のコンピュータおよびこれに実行されるプログラム、並びに電子回路等からなり、これらよって機械的動作制御手段７１と、信号取り込み手段７２と、演算器７３が設けられている。機械的動作制御手段７１は、前記水平移動テーブル機構１０における水平駆動機構１２、および前記被測定物支持台装置１における回転駆動機構５の制御を行う制御手段である。信号取り込み手段７２は前記プローブ３０の検出信号を取り込む。

具体的には、前記機械的動作制御手段７１は、被測定物支持台装置１における回転台３を所定の角度毎にインデックス回転させ、水平移動テーブル機構１０によってプローブ３０の測定端子３１，３２を被測定物Ｗの内周面または外周面における所定の測定位置に移動させて接触させる。また、機械的動作制御手段７１は、被測定物Ｗの設定高さにプローブ３０の測定端子３１，３２が接触する昇降位置に水平移動テーブル機構１０を昇降移動させて、その設定高さで測定端子３１，３２を被測定物Ｗの内周面または外周面における所定の測定位置に移動させて接触させる。

前記信号取り込み手段７２は、プローブ３０の測定端子３１，３２を被測定物Ｗに接触させたときの、水平位置検出手段４０で検出される進退位置、変位量検出手段５０で検出される変位量、および回転角度検出手段５で検出される回転角度、並びに垂直位置検出手段６３で検出される高さ位置を演算器７３に取り込む。

演算器７３は、信号取り込み手段７２で取り込んだ各情報から被測定物Ｗの内周面と外周面の間の肉厚、偏肉量、偏心量、内周面および外周面の水平断面円の直径等を演算する。具体的には、演算器７３は、図４のように、肉厚演算手段７４、偏肉量演算手段７５、偏心量演算手段７６、直径演算手段７７、垂直断面形状演算手段７８、および水平断面形状演算手段７９を有する。

肉厚演算手段７４は、前記水平移動機構１２により水平移動台１１を移動させてプローブ３０の測定端子３１，３２を被測定物Ｗの内周面に接触させたとき、およびこの接触位置に対向する被測定物Ｗの外周面に測定端子３１，３２を接触させたときの、変位量検出手段５０の変位量検出値および水平位置検出手段４０の位置検出値から被測定物Ｗの肉厚を演算する手段である。

偏肉量演算手段７５は、図５のように、被測定物Ｗの中心軸（内周面の中心軸）Ｏに対して直交する直線Ｌと、被測定物Ｗの内周面および外周面との交点である４つの交点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにプローブ３０の測定端子３１，３２を接触させたときの、前記変位量検出手段５０の変位量検出値および前記水平位置検出手段４０の位置検出値から、被測定物Ｗの２箇所（交点Ａ，Ｂ間の肉厚部分、および交点Ｃ，Ｄ間の肉厚部分）の肉厚を演算し、これらの２箇所の肉厚の演算値の差から偏肉量を演算する手段である。なお、この場合の肉厚の演算値は、前記肉厚演算手段７４での演算結果を利用するものであっても良く、あるいは肉厚演算手段７４とは別に、偏肉量演算手段７５の一部として肉厚演算部を有するものとしても良い。

垂直断面形状演算手段７８は、垂直移動テーブル機構６０によってプローブ３０の測定端子３１，３２を被測定物Ｗの高さ方向に移動させて各高さ位置で測定端子３１，３２を被測定物Ｗの外周面または内周面に接触させたときの、前記水平位置検出手段４０，変位量検出手段５０，および前記垂直位置検出手段６３の検出値から、被測定物Ｗの外周面または内周面の垂直断面の形状を演算する手段である。

水平断面形状演算手段７９は、前記被測定物支持台装置１における回転駆動機構４によって被測定物Ｗを回転台３と共に回転させて各回転角度で測定端子３１，３２を被測定物Ｗに接触させたときの、前記水平位置検出手段４０，変位量検出手段５０，および回転角度検出手段５の検出値から、被測定物Ｗの外周面または内周面の水平断面の形状を演算する手段である。

次に、この回転体の肉厚等測定装置による被測定物Ｗの肉厚等の測定動作について説明する。
先ず、垂直移動テーブル機構６０の垂直移動台６１を垂直駆動機構６２で昇降させ、垂直移動台６１を所定の昇降位置に位置決めする。これにより、水平移動テーブル機構１０が、所定の高さ位置に位置決めされる。一方、被測定物支持台装置１では、回転駆動機構４により回転台３が任意の回転角度に回転され、これにより回転台３に搭載された被測定物Ｗが任意の回転角度に位置決めされる。このとき、プローブ３０の測定端子３１，３２の中心線となる直線Ｌは、図５のように被測定物Ｗの中心軸（回転台３の中心線Ｏ）に直交する。

昇降移動台６１に設置された水平移動テーブル機構１０では、その水平移動台１１がその進退方向の所定の基準位置で停止している。この状態から、水平駆動機構１２の駆動により、測定テーブル機構２０を搭載した水平移動台１１を被測定物Ｗに向けて水平移動させる。このときの測定テーブル機構２０の動作を図６に示す。水平移動台１１の移動開始時に、図６（Ａ）のようにプローブ支持体ベース２１はストッパ２３で止められ、プローブ支持体２２はストッパ２４で止められている。プローブ３０の被測定物Ｗに向く測定端子２２が被測定物Ｗの外周面に接触すると、プローブ３０が検出信号を発生し、この検出信号を制御装置７０における信号取り込み手段７２が取り込む。測定端子２２が被測定物Ｗに接触したとき、制御装置７０の機械的動作制御手段７１から水平移動テーブル機構１０の水平駆動モータ１３に停止指令が与えられて、水平移動台１１が停止する。このときの測定端子３１の停止位置は、図５におけるＡ点の位置である。このとき図６（Ｂ）のように、水平移動台１１は測定端子３１が被測定物Ｗに接触したときの位置を越えて停止する。このとき、プローブ支持体ベース２１は第１のばね部材２５の付勢力に抗してストッパ２３から所定量ΔＸ１だけ変位する。言い換えると、水平移動台１１に対してプローブ支持体２２が所定量ΔＸ１だけ変位する。この変位量ΔＸ１を変位量検出手段５０が検出する。また、水平位置検出手段４０は、このときの水平移動台１１の進退移動位置を検出する。これら変位量検出手段５０および水平位置検出手段４０の検出値を信号取り込み手段７２が取り込む。
制御装置７０における演算器７３の肉厚演算手段７４では、水平位置検出手段４０による検出位置から変位量検出手段５０の検出する変位量ΔＸ１を差し引いて前記Ａ点の進退方向位置を割り出す。

次に、垂直移動テーブル機構６０がその垂直移動台６１を所定量だけ上昇させ、プローブ３０が被測定物Ｗと干渉しない高さまで水平移動テーブル機構１０を上昇させる。次に、水平移動テーブル機構１０がその水平移動台１１を、プローブ３０の先端部が被測定物Ｗの内側に対向する進退位置まで水平移動させる。次に、垂直移動テーブル機構６０がその垂直移動台６１を所定量だけ下降させ、プローブ３０の測定端子３２を被測定物Ｗの内周面のＢ点に対向させる。図７（Ａ）はこのときの測定テーブル機構２０の状態を示す。この状態から、水平駆動機構１２の駆動により、測定テーブル機構２０を搭載した水平移動台１１を被測定物Ｗから離れる方向に向けて水平移動させる。水平移動台１１の移動開始時に、図７（Ａ）のようにプローブ支持体ベース２１はストッパ２３で止められ、プローブ支持体２２はストッパ２４で止められている。プローブ３０の被測定物Ｗの内周面に向く測定端子３２が被測定物Ｗの内周面に接触すると、プローブ３０が検出信号を発生し、この検出信号を制御装置７０における信号取り込み手段７２が取り込む。測定端子３２が被測定物Ｗに接触したとき、制御装置７０の機械的動作制御手段７１から水平移動テーブル機構１０の水平駆動モータ１３に停止指令が与えられて、水平移動台１１が停止する。このときの測定端子３２の停止位置は、図５におけるＢ点の位置である。このとき図７（Ｂ）のように、水平移動台１１は測定端子３２が被測定物Ｗに接触したときの位置を越えて停止する。このとき、プローブ支持体２２は第２のばね部材２６の付勢力に抗してストッパ２４から所定量ΔＸ２だけ変位する。言い換えると、水平移動台１１に対してプローブ支持体２２が所定量ΔＸ２だけ変位する。この変位量ΔＸ２を変位量検出手段５０が検出する。また、水平位置検出手段４０は、このときの水平移動台１１の進退移動位置を検出する。これら変位量検出手段５０および水平位置検出手段４０の検出値を信号取り込み手段７２が取り込む。
制御装置７０における演算器７３の肉厚演算手段７４では、水平位置検出手段４０による検出位置から変位量検出手段５０の検出する変位量ΔＸ２を差し引いて前記Ｂ点の進退方向位置を割り出す。さらに、これらＡ点およびＢ点の２箇所の進退方向位置からＡＢ間の肉厚を演算する。

図５におけるＣ点の進退方向位置も、Ａ点の位置を割り出す場合と同様に、プローブ３０の測定端子３１を被測定物Ｗの内周面に接触させることで割り出すことができる。また、図５におけるＤ点の進退方向位置も、Ｂ点の位置を割り出す場合と同様に、プローブ３０の測定端子３２を被測定物Ｗの外周面に接触させることで割り出すことができる。さらに、肉厚演算手段７４では、これらＣ点およびＤ点の２箇所の進退方向位置からＣＤ間の肉厚を演算する。また、制御装置７０における演算器７３の偏肉量演算手段７５では、前記２箇所の肉厚の演算値の差から偏肉量を演算する。

このようにして、被測定物ＷのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４点の位置から肉厚および偏肉量を測定した後、被測定物支持台装置１では回転駆動機構４により回転台３を任意の回転角度だけ回転させる。これにより、回転台３に搭載された被測定物Ｗは、先の測定時から回転台３の回転角度だけ回転した位置に位置決めされる。この位置決め状態で、先の測定時と同様の手順で、被測定物ＷのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４点の進退方向位置を割り出し、その位置情報から肉厚および偏肉量を演算する。このような、測定を被測定物Ｗの回転角度を変えながら、複数回行うことで、それぞれの回転角度での前記４点の位置、肉厚、および偏肉量を測定する。

回転台３の回転角度を順次変更する処理は、制御装置７０における機械的動作制御手段７１から回転駆動機構４に与えられる指令によって、所定の角度毎に回転台３をインデックス回転させることで行なわれる。

制御装置７０の演算器７３における偏心量演算手段７５では、各回転角度毎に求められる前記Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４点の位置情報から、被測定物Ｗの内周面および外周面の水平断面円を演算し、さらにその演算値から両水平断面円間の偏心量を算出する。直径演算手段７７は、演算された両水平断面円からそれらの直径を演算する。内周面および外周面の水平断面円の演算は、前記各回転角度毎に求められるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置情報を最小二乗法で処理することにより可能である。演算器７３における水平断面形状演算７９では、前記内周面および外周面の水平断面円から、このときの高さ位置における被測定物Ｗの水平断面形状を演算する。

また、被測定物支持台装置１の回転台３を所定の回転角度に位置決めした状態で、垂直移動テーブル機構６０の垂直移動台６１を複数の高さ位置に順次昇降移動させ、各高さ位置毎に、被測定物Ｗにおける前記各交点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置を上記した手順で測定することにより、これらの位置情報に基づき演算器７３における垂直断面形状演算手段７８によって被測定物Ｗの垂直断面形状を演算することができる。また、この測定処理を、前記回転台３の回転角度を順次変えて行うことにより、各回転角度での垂直断面形状を演算することができる。

なお、この回転体の肉厚等測定装置の調整では、外径または内径の正確な値が分かっている模範の被測定物Ｗを用い、前記した交点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置測定を同様にして行う。このとき、交点Ａ，Ｄ間の距離として求められる外周面の水平断面円の直径を、模範の被測定物Ｗの既知の外径値と比較することにより、あるいは交点Ｂ，Ｃ間の距離として求められる内周面の水平断面円の直径を、模範の被測定物Ｗの既知の内径値と比較することにより、補正値を求めることができる。このようにして求めた補正値は、演算器７３における各演算手段７４〜７９での演算に使用するデータとして演算器７３の図示しないメモリに書き込まれる。

このように、この回転体の肉厚等測定装置は、水平移動台１１を進退させてプローブ３０を測定の準備位置に位置させた後、水平移動台１１に設置されたプローブ支持体３０と共にプローブ３０を水平方向に進退移動させてプローブ３０の測定端子３１，３２を被測定物Ｗの内周面および外周面に接触させる。この接触時の、水平移動台１１の進退位置の位置検出値、および水平移動台１１に対するプローブ支持体２２の変位量の検出値を用いて肉厚演算手段７５により被測定物Ｗの肉厚を演算する。そのため、個々の被測定物Ｗ毎に事前に別方式によって内外周面の水平断面円の直径を測定していなくても、被測定物Ｗの所定高さにおける肉厚を容易に測定することができる。

この実施形態では、被測定物Ｗの中心軸Ｏに対して直交する直線Ｌと被測定物Ｗの内周面および外周面との交点である４つの交点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに測定端子３１，３２を接触させたときの、前記変位量検出手段５０の変位量検出値および前記水平位置検出手段４０の位置検出値から、被測定物Ｗの２箇所の肉厚を演算し、かつこれら２箇所の肉厚の演算値の差から偏肉量演算手段７５で偏肉量を演算するようにしているので、被測定物Ｗの偏肉量を容易に測定することができる。

また、前記測定テーブル機構２０を、プローブ支持体ベース２１とプローブ支持体２２との２段重ね構造として、それぞればね部材２５，２６でストッパ２３，２４で止められる位置まで付勢するものとし、前記プローブ３０は前記測定端子３１，３２を、プローブ支持体２２の進退方向に対して互いに反対側を向いて２個有するものとしている。また、前記変位量検出手段５０が、前記測定端子３１，３２の中心線となる前記プローブ支持体２２の進退方向に沿う直線Ｌ上の変位を検出するものとしている。このため、測定端子３１，３２が被測定物Ｗに接触してから、水平移動台１１がオーバランして停止しても、測定端子３１，３２が被測定物Ｗに接触する位置を精度良く測定することができる。

また、基台６に対して前記水平移動テーブル機構１０を、被測定物支持台装置１に支持された被測定物Ｗの中心軸Ｏと平行な方向である垂直方向に昇降移動可能に設置された垂直移動台６１、およびこの垂直移動台６１を昇降駆動する垂直駆動機構６２を有する垂直移動テーブル機構６０を設けているので、プローブ３０の測定端子３１，３２を接触させる被測定物Ｗの測定高さ位置を容易に可変設定することができる。

前記被測定物支持台装置１は、被測定物Ｗを搭載してチャック２により把持可能な回転台３と、この回転台３を回転させて任意の角度で停止位置決め可能な回転駆動機構４と、前記回転台３の回転角度を検出する回転角度検出手段５とを有し、前記水平移動テーブル機構１０を、前記プローブ３０が前記回転台３の中心線Ｏに直交する直線Ｌ上を、前記中心線Ｏの前後両側に移動可能に設けているので、被測定物Ｗを容易に任意の回転角度に停止位置決めできると共に、プローブ３０を被測定物Ｗの内外で容易に水平移動させることができる。

また、前記水平駆動機構１２および前記回転駆動機構４の制御を行う機械的動作制御手段７１と、前記プローブ３０の検出信号を取り込む信号取り込み手段７２と、前記肉厚演算手段７４および偏肉量演算手段７５を有する演算器７３を備える測定制御装置７０を設け、前記機械的動作制御手段７１は、所定の角度毎に前記回転台３をインデックス回転させ、前記水平移動テーブル機構１０によって前記測定端子３１，３２を被測定物Ｗの内周面または外周面における所定の測定位置に移動させて接触させ、前記信号取り込み手段７２は、前記測定端子３１，３２を被測定物Ｗに接触させたときの、前記水平位置検出手段４０で検出される進退位置、および前記変位量検出手段５０で検出される変位量、並びに前記回転角度検出手段５で検出される回転角度を演算器７３に取り込み、前記演算器７３は、前記信号取り込み手段７２で取り込んだ各情報から被測定物Ｗの内周面と外周面の間の肉厚、偏肉量、偏心量、並びに内周面および外周面の直径を演算するものとしているので、被測定物Ｗの肉厚、偏肉量、内周面および外周面の直径を容易に測定することができる。

前記機械的動作制御手段６０は、被測定物Ｗの設定高さに測定端子が接触する昇降位置に前記水平移動テーブル機構１０を移動させて、その設定高さで前記測定端子３１，３２を被測定物Ｗの内周面または外周面における所定の測定位置に移動させて接触させるものとしているので、被測定物Ｗの肉厚、偏肉量、内周面および外周面の直径をより容易に測定することができる。

また、垂直移動テーブル機構６０において、その垂直移動台６１の高さ位置を検出する垂直位置検出手段６３を設け、前記垂直移動テーブル機構６０によって測定端子３１，３２を被測定物Ｗの高さ方向に移動させて各高さ位置で測定端子３１，３２を被測定物Ｗの外周面または内周面に接触させたときの、前記水平位置検出手段４０，変位量検出手段５０，および前記垂直位置検出手段６３の検出値から、被測定物Ｗの外周面または内周面の垂直断面の形状を演算する垂直断面形状演算手段７８を設けているので、被測定物Ｗの垂直断面形状を容易に測定することができる。

さらに、前記被測定物支持台装置１の回転駆動機構４によって被測定物Ｗを回転台３と共に回転させて各回転角度で測定端子３１，３２を被測定物Ｗに接触させたときの、前記水平位置検出手段４０、変位量検出手段５０、および前記回転角度検出手段５の検出値から、被測定物Ｗの外周面または内周面の水平断面の形状を演算する水平断面形状演算手段７９を設けているので、被測定物Ｗの水平断面形状を容易に測定することができる。

なお、この実施形態では、被測定物支持台装置の回転台３に、被測定物Ｗをその内周面の中心軸が回転台３の中心線Ｏに一致するように搭載した場合につき説明した。しかし、これに限らず、被測定物Ｗをその外周面の中心軸が回転台３の中心線Ｏに一致するように回転台３に搭載しても良く、この場合にも被測定物Ｗの肉厚，偏肉量、偏心量等を同様に精度良く簡単に測定することができる。

１…被測定物支持台装置
２…チャック
３…回転台
４…回転駆動機構
５…回転角度検出手段
６…基台
１０…水平移動テーブル機構
１１…水平移動台
１２…水平駆動機構
２０…測定テーブル機構
２１…プローブ支持体ベース
２２…プローブ支持体
２３，２４…ストッパ
２５…第１のばね部材
２６…第２のばね部材
３０…プローブ
３１，３２…測定端子
４０…水平位置検出手段
５０…変位量検出手段
６０…垂直移動テーブル機構
６１…垂直移動台
６２…垂直駆動機構
６３…垂直位置検出手段
７０…制御装置
７１…機械的動作制御手段
７２…信号取り込み手段
７３…演算器
７４…肉厚演算手段
７５…偏肉量演算手段
７６…偏心量演算手段
７７…直径演算手段
７８…垂直断面形状演算手段
７９…水平断面形状演算手段
Ｏ…回転台の中心線（被測定物の中心軸）
Ｗ…被測定物

Claims

筒状の回転体形状の被測定物を支持する被測定物支持台装置と、
この被測定物支持台装置に支持された被測定物の中心軸に対して直交する方向に進退移動自在な水平移動台、およびこの水平移動台を進退駆動する水平駆動機構を有する水平移動テーブル機構と、
前記水平移動台にこの水平移動台の進退可能方向と同方向に進退移動自在にプローブ支持体を設置した測定テーブル機構と、
前記プローブ支持体に基端が取付けられて先端に被測定物の内周面および外周面に接触可能な測定端子を有しこの測定端子が接触することで検出信号を発生するプローブと、
前記水平移動台の進退位置を検出する水平位置検出手段と、
前記水平移動台に対する前記プローブ支持体の変位量を検出する変位量検出手段と、
前記水平駆動機構により前記水平移動台を移動させて前記プローブの測定端子を被測定物の内周面に接触させたとき、およびこの接触位置に対向する被測定物の外周面に前記測定端子を接触させたときの、前記変位量検出手段の変位量検出値および前記水平位置検出手段の位置検出値から前記被測定物の肉厚を演算する肉厚演算手段とを備え、
前記測定テーブル機構は、前記水平移動台にこの水平移動台の進退可能方向と同方向にプローブ支持体ベースを進退移動自在に設置し、このプローブ支持体ベースに前記プローブ支持体を前記水平移動台の進退可能方向と同方向に進退自在に設置した２段重ね構造であり、前記プローブ支持体ベースを前記水平移動台に対して進退可能方向の一方に、前記水平移動台に設けられたストッパで止められる位置まで付勢する第１のばね部材と、前記プローブ支持体を前記プローブ支持体ベースに対して進退可能方向の他方に、前記プローブ支持体ベースに設けられたストッパで止められる位置まで付勢する第２のばね部材を有し、前記プローブは前記測定端子を、プローブ支持体の進退方向に対して互いに反対側を向いて２個有し、前記変位量検出手段は、前記測定端子の中心線となる前記プローブ支持体の進退方向に沿う直線上の変位を検出するものであることを特徴とする回転体の肉厚等測定装置。
請求項１において、前記被測定物の中心軸に対して直交する直線と前記被測定物の内周面および外周面との交点である４つの交点に前記測定端子を接触させたときの、前記変位量検出手段の変位量検出値および前記水平位置検出手段の位置検出値から、被測定物の２箇所の肉厚を演算し、かつこれら２箇所の肉厚の演算値の差から偏肉量を演算する偏肉量演算手段を設けた回転体の肉厚等測定装置。
請求項１または請求項２において、基台に対して前記水平移動テーブル機構を、前記被測定物支持台装置に支持された被測定物の中心軸と平行な方向である垂直方向に昇降移動可能に設置された垂直移動台、およびこの垂直移動台を昇降駆動する垂直駆動機構を有する垂直移動テーブル機構を設けた回転体の肉厚等測定装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記被測定物支持台装置は、被測定物を搭載してチャックにより把持可能な回転台と、この回転台を回転させて任意の角度で停止位置決め可能な回転駆動機構と、前記回転台の回転角度を検出する回転角度検出手段とを有し、前記水平移動テーブル機構は、前記プローブが前記回転台の中心線に直交する直線上を、前記中心線の前後両側に移動可能に設けた回転体の肉厚等測定装置。
請求項２において、前記被測定物支持台装置は、被測定物を搭載してチャックにより把持可能な回転台と、この回転台を回転させて任意の角度で停止位置決め可能な回転駆動機構と、前記回転台の回転角度を検出する回転角度検出手段とを有し、前記水平移動テーブル機構は、前記プローブが前記回転台の中心線に直交する直線上を、前記中心線の前後両側に移動可能に設け、
かつ前記水平駆動機構および前記回転駆動機構の制御を行う機械的動作制御手段と、前記プローブの検出信号を取り込む信号取り込み手段と、前記肉厚演算手段および偏肉量演算手段を有する演算器を備える制御装置を設け、
前記機械的動作制御手段は、所定の角度毎に前記回転台をインデックス回転させ、前記水平移動テーブル機構によって前記測定端子を被測定物の内周面または外周面における所定の測定位置に移動させて接触させ、前記信号取り込み手段は、前記測定端子を被測定物に接触させたときの、前記水平位置検出手段で検出される進退位置、および前記変位量検出手段で検出される変位量、並びに前記回転角度検出手段で検出される回転角度を演算器に取り込み、前記演算器は、前記信号取り込み手段で取り込んだ各情報から被測定物の内周面と外周面間の肉厚、偏肉量、偏心量、並びに内周面および外周面の直径を演算するものとした回転体の肉厚等測定装置。
請求項５において、基台に対して前記水平移動テーブル機構を、前記被測定物支持台装置に支持された被測定物の中心軸と平行な方向である垂直方向に昇降移動可能に設置された垂直移動台、およびこの垂直移動台を昇降駆動する垂直駆動機構を有する垂直移動テーブル機構を設け、
前記機械的動作制御手段は、被測定物の設定高さに測定端子が接触する昇降位置に前記水平移動テーブル機構を移動させて、その設定高さで前記測定端子を被測定物の内周面または外周面における所定の測定位置に移動させて接触させるものとした回転体の肉厚等測定装置。
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、基台に対して前記水平移動テーブル機構を、前記被測定物支持台装置に支持された被測定物の中心軸と平行な方向である垂直方向に昇降移動可能に設置された垂直移動台、およびこの垂直移動台を昇降駆動する垂直駆動機構を有する垂直移動テーブル機構を設け、前記垂直移動台の高さ位置を検出する垂直位置検出手段を設け、前記垂直移動テーブル機構によって測定端子を被測定物の高さ方向に移動させて各高さ位置で測定端子を被測定物外周面または内周面に接触させたときの、前記水平位置検出手段，変位量検出手段，および前記垂直位置検出手段の検出値から、被測定物外周面または内周面の垂直断面の形状を演算する垂直断面形状演算手段を設けた回転体の肉厚等測定装置。
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記被測定物支持台装置は、被測定物を搭載してチャックにより把持可能な回転台と、この回転台を回転させて任意の角度で停止位置決め可能な回転駆動機構と、前記回転台の回転角度を検出する回転角度検出手段とを有し、前記回転駆動機構によって被測定物の回転台と共に回転させて各回転角度で測定端子を被測定物に接触させたときの、前記水平位置検出手段、変位量検出手段、および前記回転角度検出手段の検出値から、被測定物外周面または内周面の水平断面の形状を演算する水平断面形状演算手段を設けた回転体の肉厚等測定装置。