JP7277693B2 - 真円度測定装置 - Google Patents

Description

本発明はワークの芯出し装置及び真円度測定装置に係り、特に真円度測定装置の測定用テーブルの回転軸にワークの中心軸を一致させるワークの芯出し装置及びこのワークの芯出し装置を備えた真円度測定装置に関する。

従来、円筒物又は円柱物などの円形のワークの真円度を測定する真円度測定装置が知られている（特許文献１等参照）。真円度測定装置は、例えば、回転可能な測定用テーブルにワークを載置して、ワークの表面に測定子を接触させ、ワークの回転に伴う測定子の変位を測定することによりワークの真円度を測定する。

このような真円度測定機では、ワークの測定に先立ってワークの中心軸を測定用テーブルの回転中心と一致させる必要がある。このため、測定用テーブルにワークの芯出し装置が搭載されたものが知られている。ワークの芯出し装置としては、例えば特許文献２に開示されたチャック（以下、スクロールチャックと称する。）、又は特許文献３に開示された絞り羽根を有する芯出し装置（以下、アイリスチャックと称する。）が知られている。これらの芯出し装置は、複数のチャック部材を備えている。スクロールチャックはチャック部材としてチャック爪を有し、アイリスチャックは絞り羽根を有している。

スクロールチャック（アイリスチャックも同様）は、ワークが載置されるチャック本体と、チャック本体の中心周りに設けられた複数のチャック爪（アイリスチャックの場合は絞り羽根）と、を備えており、回転テーブルの回転中心に相当するチャック本体の中心に向けて、複数のチャック爪を同時に連動させることにより、チャック本体上でワークを移動させてワークの中心軸を測定用テーブルの回転中心に一致させている。

特開２０１２－１４５４９２号公報 特許第５５８７４６０号公報 特開２０１２－６４５８５号公報

しかしながら、ワークの芯出し装置を備える真円度測定装置は、ワークの芯出し装置のチャック部材をワークに当接した状態、つまり、チャック部材によって芯出しを保持した状態でワークの真円度を測定するものなので、チャック部材が当接されている箇所に測定子を接触させることができず、その箇所の測定を行うことができないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ワークの芯出し装置のチャック部材が当接された箇所であっても、その箇所の測定を行うことができるワークの芯出し装置及び真円度測定装置を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するために、本発明のワークの芯出し装置は、磁性体のワークが表面に載置されるチャックテーブルと、チャックテーブルの中心周りに設けられた複数のチャック部材であって、待機位置からチャックテーブルの中心に向けて連動されることにより、チャックテーブルの表面に載置されたワークをチャックテーブルの中心に向けて移動させてワークの中心軸をチャックテーブルの中心に一致させる複数のチャック部材と、チャックテーブルの裏面に配置された磁石であって、複数のチャック部材によってワークの中心軸がチャックテーブルの中心に一致されたワークをチャックテーブルの表面に固定する磁石と、を備える。

本発明のワークの芯出し装置によれば、まず、複数のチャック部材をチャックテーブルの中心から離間した位置に待機させておき、この状態でチャックテーブルの表面の任意の位置に磁性体のワークを載置する。次に、複数のチャック部材をチャックテーブルの中心に向けて連動させると、チャックテーブルの表面に載置されたワークが、複数のチャック部材に押されて、チャックテーブルの中心に向けて移動していく。そして、ワークが複数のチャック部材に完全に挟み込まれると、複数のチャック部材の連動が停止し、その時点でワークが芯出しされる。すなわち、ワークの中心軸がチャックテーブルの中心に一致する。

次に、チャック部材が当接された箇所の測定を行う場合には、複数のチャック部材をチャックテーブルの中心から離間した退避位置に戻し、その後、その箇所の測定を行う。このとき、ワークは、チャックテーブルの表面に磁力によって固定されているので、チャックテーブルに対してずれることなく芯出しされた状態で測定される。したがって、本発明のワークの芯出し装置を使用することにより、ワークの芯出し装置のチャック部材が当接された箇所であっても、その箇所の測定を行うことができる。

本発明の一態様は、磁石は、チャックテーブルの中心からの放射方向に沿って複数配置されることが好ましい。

本発明の一態様は、磁石は、チャックテーブルの中心を中心とする同心円に沿って複数配置されることが好ましい。

本発明の一態様によれば、直径又は内径のサイズが異なるワークを、同一のチャックテーブルを用いて固定することができる。

本発明の一態様は、磁石は、永久磁石であることが好ましい。

本発明の一態様は、磁石は、電磁石であることが好ましい。

本発明の一態様によれば、磁石として永久磁石を用いることによりワークの芯出し装置の装置構成を簡素化することができる。また、磁石として電磁石を用いることにより、必要時に磁力を発生せたり、ワークのサイズ又は材質等に応じた大きさの磁力を発生させたりすることができる。

本発明の目的を達成するために、本発明の真円度測定装置は、ベースと、ベースに設けられた測定用テーブルと、測定用テーブルに搭載される本発明のワークの芯出し装置と、ワークの芯出し装置のチャックテーブルに載置されたワークに接触される測定子を有し、ワークとワークの芯出し装置とを相対的に回転させたときの測定子の変位を検出する検出器と、を備える。

本発明の真円度測定装置によれば、本発明のワークの芯出し装置を備えているので、ワークの芯出し装置のチャック部材が当接された箇所であっても、その箇所の測定を行うことができる。

本発明によれば、ワークの芯出し装置のチャック部材が当接された箇所であっても、その箇所の測定を行うことができる。

実施形態の真円度測定装置の全体斜視図 実施形態の真円度測定装置の構成を示したブロック 絞り羽根が開放位置に位置された芯出し装置の平面図 絞り羽根が絞り位置に位置された芯出し装置の平面図 芯出し装置によってワークが芯出しされた芯出し装置の平面図 図３のＡ－Ａ線に沿う芯出し装置の縦断面図 磁石の配列形態の一例を示した芯出し装置の平面図 ワークの芯出し手順と真円度測定を示した説明図 磁石の配列形態の他の例を示した芯出し装置の平面図

以下、添付図面に従って本発明に係るワークの芯出し装置及び真円度測定装置について説明する。

図１は、実施形態に係るワークの芯出し装置（以下、芯出し装置と称する。）１０が備えられた真円度測定装置１２の外観を示す斜視図である。図２は、真円度測定装置１２の構成を示したブロック図である。

図１及び図２に示すように、真円度測定装置１２は、測定機本体１４と演算処理部１６とから構成される。

測定機本体１４は、図１の如くベース１７と、ベース１７に回転自在に設けられた測定用テーブル（以下、テーブルと称する。）１８と、を備える。このテーブル１８に実施形態の芯出し装置１０が搭載されている。芯出し装置１０については後述する。

テーブル１８は、その側面にＸ方向微動つまみ２０及びＹ方向微動つまみ２２を備えている。Ｘ方向微動つまみ２０及びＹ方向微動つまみ２２は、それぞれテーブル移動軸（不図示）に連結されており、Ｘ方向微動つまみ２０及びＹ方向微動つまみ２２を操作することによってテーブル１８をＸ方向及びＹ方向に微小送りすることができる。これによって、テーブル１８は、その水平位置が微調整される。

また、テーブル１８は、その側面にＸ方向傾斜つまみ２４及びＹ方向傾斜つまみ２６を備えている。Ｘ方向傾斜つまみ２４及びＹ方向傾斜つまみ２６を操作することによってテーブル１８は、そのＸ方向及びＹ方向の傾斜角度が微調整される。

また、ベース１７の内部であってテーブル１８の下部には、回転機構部２８が設けられている。回転機構部２８は、テーブル１８を回転駆動することにより、芯出し装置１０とともに芯出し装置１０によって芯出しされたワークＷを回転させるものである。なお、以下の説明において、「芯出し」と称したときは、芯出し装置１０によって、ワークＷの中心軸ａをテーブル１８の回転中心ｂに一致させることを言う。芯出し装置１０の構成及び作用については後述する。

図１の如く、ベース１７には、Ｚ方向（上下方向）に沿ってコラム３０が立設されており、コラム３０にはスライダ３２がＺ方向に移動可能に装着されている。スライダ３２には水平アーム３４が水平方向に移動可能に装着されている。この水平アーム３４の先端には、検出器３６が設けられ、検出器３６は測定子３８が備えられている。

真円度測定装置１２によるワークＷの測定時には、ワークＷを芯出し装置１０に載置し、芯出し装置１０によって芯出しした後、測定子３８をワークＷの外周面に接触させ、その後、テーブル１８によってワークＷを回転する。これによって、測定子３８の変位が検出器３６によって検出され、そして、検出器３６からの変位信号が図２の演算処理部１６に送信されて演算処理部１６にて処理される。

なお、実施形態の真円度測定装置１２は、検出器３６に対してテーブル１８を回転させる装置であるが、テーブル１８に対して検出器３６を回転させる装置であってもよい。また、検出器３６としては、差動変圧器を用いた電気マイクロメータが使用されており、この電気マイクロメータによって測定子３８の変位が検出される。

図２の如く、テーブル１８の回転機構部２８は、軸受３９、エンコーダ４０及びモータ４２等を備えている。テーブル１８は、軸受３９を介してベース１７（図１参照）に回転自在に支持され、モータ４２の動力によって回転される。軸受３９としては、例えば、超高精度の静圧エアーベアリングが用いられており、これによって、テーブル１８は高い回転精度で回転される。エンコーダ４０は、モータ４２の回転軸４３に取り付けられており、エンコーダ４０によって回転軸４３の回転角が高精度に読み込まれる。

演算処理部１６は、増幅器４４、Ａ／Ｄ変換器４６及び演算／処理手段４８を備える。また、演算処理部１６は、演算処理部１６を制御するためのプログラム５０、及び処理結果を表示する表示手段５２を備えている。

演算処理部１６は、検出器３６からの検出信号（アナログ電圧値）を、増幅器４４によって増幅した後、Ａ／Ｄ変換器４６によってデジタル信号に変換する。そして、演算／処理手段４８は、エンコーダ４０から入力される回転角度データと、Ａ／Ｄ変換器４６によって変換されたデジタル信号とに基づいて、ワークＷの外周面の真円度を演算し、演算結果を表示手段５２に表示させる。

次に、実施形態の芯出し装置１０について説明する。

図３は、実施形態の芯出し装置１０の平面図であって、３枚の絞り羽根（チャック部材）５４、５４、５４が開放位置に位置された芯出し装置１０の平面図である。また、図４は、３枚の絞り羽根５４、５４、５４が絞り位置に位置された芯出し装置１０の平面図である。図５は、芯出し装置１０によってワークＷが芯出しされた芯出し装置１０の平面図である。図６は、図３のＡ－Ａ線に沿う芯出し装置１０の縦断面図である。

図３から図６に示す実施形態の芯出し装置１０は、所謂アイリスチャックと称される構造のものであり、略三日月状に形成された３枚の絞り羽根５４と、ベース板５６と、チャックテーブル５８と、複数の磁石６０と、保持リング６２と、操作リング６４と、磁気シールド板６６とを備えて構成されている。

ベース板５６は、平面視で円形状に構成される。このベース板５６は、図６の断面図の如く、その裏面側に平面視で円形の凹部６８が形成され、この凹部６８が図６の二点鎖線で示すテーブル１８の上部に嵌合される。これにより、ベース板５６の中心ｃがテーブル１８の回転中心ｂに一致された状態で、芯出し装置１０がテーブル１８に搭載される。

ベース板５６の表面側の中央部には、平面視で円形の台座部７０がベース板５６の表面５６Ａから突出して形成される。この台座部７０の中央部にチャックテーブル５８が台座部７０と一体に設けられている。チャックテーブル５８は、その表面にワークＷ（図５参照）が載置されるテーブルであり、平面視で円形状に構成される。

なお、後述するように、測定対象物である磁性体のワークＷは、磁石６０の磁力によってチャックテーブル５８の表面に固定される。このため、チャックテーブル５８は、例えば非磁性体であるオーステナイト系ステンレスによって製造されているが、これに限定されるものではない。磁石６０の磁力によってワークＷをチャックテーブル５８の表面に固定することができる材料であれば、チャックテーブル５８は樹脂製であってもよい。

図６の如く、チャックテーブル５８の裏面には、円柱状に構成された複数の磁石６０が配列されて配置される。この磁石６０は永久磁石である。

図７は、チャックテーブル５８に対する磁石６０の配列形態の一例を示した芯出し装置１０の平面図である。なお、図７では、磁石６０の配置形態を分かり易くするために３枚の絞り羽根５４を除いて示している。図７によれば、磁石６０は、チャックテーブル５８の中心ｃから放射方向に沿って複数配置される。具体的には、チャックテーブル５８の中心ｃから放射方向に沿った６本の放射列に沿って、複数の磁石６０が密接された状態で配置されている。

このように磁石６０を配置することにより、チャックテーブル５８の全面に磁石６０の磁力を略均等に付与することができる。よって、直径又は内径のサイズが異なるワークＷであっても、同一のチャックテーブル５８でワークＷを固定することができる。

一方、図６に示す保持リング６２は、台座部７０に嵌合されて固定される。保持リング６２の表面には、保持リング６２の内周に沿った等間隔位置に３本のピン７２（図３及び図４参照）が設けられている。このピン７２に、絞り羽根５４の一方端が回動自在に連結されている。

３枚の絞り羽根５４は、チャックテーブル５８の中心ｃ周りに設けられる。また、３枚の絞り羽根５４は、チャックテーブル５８の上方において互いに交差するように配置されており、その他方端にはカム溝７４が形成されている。カム溝７４には、操作リング６４の裏面に設けられたピン７６が嵌合されている。

図６に示すように、操作リング６４は、その外周フランジ部６４Ａが保持リング６２の外周フランジ部６２Ａに摺接され、保持リング６２の外周フランジ部６２Ａをガイドとして回動自在に設けられる。また、操作リング６４の外周フランジ部６４Ａには、図３の如く、つまみ７８が設けられ、このつまみ７８を利用して操作リング６４が回動操作される。

図３の開放位置から操作リング６４を矢印Ｂ方向に回動操作すると、操作リング６４に設けられたピン７６も同方向に移動する。これにより、ピン７６にカム溝７４を介して連結された絞り羽根５４が、チャックテーブル５８の中心ｃに向けて連動されて、図４に示した絞り位置に位置する。また、図４の絞り位置から操作リング６４を矢印Ｃ方向に回動操作すると、操作リング６４に設けられたピン７６も同方向に移動する。これにより、ピン７６にカム溝７４を介して連結された絞り羽根５４が、チャックテーブル５８の中心ｃから離間する方向に向けて連動され、図３に示した開放位置に位置する。

図６に示すように磁気シールド板６６は、チャックテーブル５８の裏面側であって、チャックテーブル５８との間で磁石６０を保持するように設けられている。この磁気シールド板６６によって、磁石６０による磁界ノイズから真円度測定装置１２の機器、例えばエンコーダ４０等の機器を保護している。

次に、実施形態の芯出し装置１０を使用したワークＷの芯出し方法について説明する。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、芯出し装置１０を使用したワークＷの芯出し手順と、その後に行われる真円度測定を示した説明図である。

まず、ワークＷの芯出しに先立ち、芯出し装置１０をテーブル１８に搭載する。これにより、テーブル１８の回転中心ｂと芯出し装置１０のチャックテーブル５８の中心ｃとが一致する。

次に、図３及び図８（Ａ）の如く、３枚の絞り羽根５４をチャックテーブル５８の中心ｃから離間した開放位置に待機させておき、この状態でチャックテーブル５８の表面の任意の位置にワークＷを載置する。これにより、ワークＷは、磁石６０の磁力によってチャックテーブル５８の表面に固定される。

次に、図３の開放位置から操作リング６４を矢印Ｂ方向に回動操作し、３枚の絞り羽根５４をチャックテーブル５８の中心ｃに向けて連動させる。これにより、チャックテーブル５８の表面に固定されたワークＷが、３枚の絞り羽根５４に押されて、チャックテーブル５８の中心ｃに向けて移動していく。

そして、図５及び図８（Ｂ）の如く、ワークＷが３枚の絞り羽根５４に完全に挟み込まれると、３枚の絞り羽根５４の連動が停止し、この時点でワークＷが芯出しされる。すなわち、ワークの中心軸ａがチャックテーブル５８の中心ｃに一致し、かつテーブル１８の回転中心ｂに一致する。

次に、絞り羽根５４が当接された箇所ｄに測定子３８を当接して、箇所ｄの測定を行う場合には、図５の操作リング６４を矢印Ｃ方向に回動させて、３枚の絞り羽根５４を図３の開放位置、すなわち、図８（Ｃ）の如く、チャックテーブル５８の中心ｃから離間した位置に戻す。その後、その箇所ｄに測定子３８を当接して箇所ｄの測定を行う。

測定中において、ワークＷは、チャックテーブル５８の表面に磁力によって固定されているので、チャックテーブル５８に対してずれることなく芯出しされた状態で測定される。

したがって、実施形態の真円度測定装置１２によれば、実施形態の芯出し装置１０を使用することにより、絞り羽根５４が当接された箇所ｄであっても、絞り羽根５４に制約されることなく、その箇所ｄの測定を行うことができる。

以下、芯出し装置１０の変形例について説明する。

磁石６０の配列形態に関し、図７の一例では、チャックテーブル５８の中心ｃから放射方向に沿った６本の放射列に沿って複数の磁石６０を配置した。この配列形態に代えて、図９の芯出し装置１０の平面図の如く、チャックテーブル５８の中心ｃを中心とする複数（図９では３つ）の同心円に沿って複数の磁石６０を配置してもよい。

図９のように磁石６０を配置しても、チャックテーブル５８の全面に磁石６０の磁力を略均等に付与することができる。よって、直径又は内径のサイズが異なるワークＷであっても、同一のチャックテーブル５８でワークＷを固定することができる。

また、磁石６０として、実施形態では永久磁石を例示したが、これに代えて電磁石を使用することがきる。電磁石の場合も同様に、複数の電磁石をチャックテーブル５８の中心ｃから放射方向に沿って配置してもよく、チャックテーブル５８の中心ｃを中心とする複数の同心円に沿って配置してもよい。

また、電磁石の場合は、磁力を可変することができるので、チャックテーブル５８に対するワークＷの固定強度を可変することができる。例えば、チャックテーブル５８に対して不安定に載置されるワーク（例えば、直径が小さく肉厚の薄い円筒状のワーク）の場合
には、磁力を高めることが好ましい。

また、電磁石の場合には、全ての電磁石を駆動させることなく、ワークの芯出しに必要とする一部の電磁石のみを駆動させることもできる。

１０…ワークの芯出し装置、１２…真円度測定装置、１４…測定機本体、１６…演算処理部、１７…ベース、１８…テーブル、２０…Ｘ方向微動つまみ、２２…Ｙ方向微動つまみ、２４…Ｘ方向傾斜つまみ、２６…Ｙ方向傾斜つまみ、２８…回転機構部、３０…コラム、３２…スライダ、３４…水平アーム、３６…検出器、３８…測定子、３９…軸受、４０…エンコーダ、４２…モータ、４３…回転軸、４４…増幅器、４６…Ａ／Ｄ変換器、４８…演算／処理手段、５０…プログラム、５２…表示手段、５４…絞り羽根、５６…ベース板、５８…チャックテーブル、６０…磁石、６２…保持リング、６４…操作リング、６６…磁気シールド板、６８…凹部、７０…台座部、７２…ピン、７４…カム溝、７６…ピン、７８…つまみ

Claims (3)

1. 磁性体のワークの真円度を測定する真円度測定装置であって、
   前記ワークが表面に載置されるチャックテーブルと、
   前記チャックテーブルの中心周りに設けられた複数のチャック部材であって、待機位置から前記チャックテーブルの中心に向けて連動されることにより、前記チャックテーブルの表面に載置された前記ワークを前記チャックテーブルの中心に向けて移動させて前記ワークの中心軸を前記チャックテーブルの中心に一致させる複数のチャック部材と、
   前記チャックテーブルの裏面に配置された磁石であって、前記複数のチャック部材によって前記ワークの中心軸が前記チャックテーブルの中心に一致された前記ワークを前記チャックテーブルの表面に固定する磁石と、
   を有し、
   前記複数のチャック部材を前記待機位置に戻して、前記複数のチャック部材が当接された前記ワークの箇所の測定を可能とし、
   前記磁石は、前記チャックテーブルの中心を中心とする複数の同心円に沿って複数配置される、
   真円度測定装置。
2. 前記磁石は、永久磁石である、請求項１に記載の真円度測定装置。
3. 前記磁石は、電磁石である、請求項１に記載の真円度測定装置。

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