JP2977336B2 - 形状測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、円柱や丸棒等の外測
円周面、若しくは内周が円形状である筒体等の内側円周
面上に形成された凹部及び凸部の形状等、例えば凹部及
び凸部の輪郭の形状、輪郭の大きさ、輪郭を形成する線
の真直度、輪郭が円周方向に占める角度である円周角等
を測定する形状測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばパワ−ステアリングでは、ステア
シャフト及びこれを受けるシャフト受けにはそれぞれ対
向して凹部が形成され、そのステアシャフト側の凹部と
シャフト受け側の凹部によって形成される空間に加圧用
オイルが充填される。従って、ステアシャフト側及びシ
ャフト受け側の凹部の形状が所定通りのものであること
が必要であり、その形状の検査が重要になって来る。さ
て、従来、例えばステアシャフトといった丸棒の円周面
上に形成された凹部や凸部の形状は、検出手段である顕
微鏡を固定し、この顕微鏡に対して被測定物を手作業で
移動させながら、前記凹部や凸部の輪郭を特定すること
で測定していた。

【０００３】他方、従来、例えばシャフト受けといった
筒体の円周面上に形成された凹部や凸部の形状は、被測
定物の軸線に対して傾いた角度で観察することによって
測定をおこなっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】丸棒の円周面上に形成
された凹部や凸部の形状を測定する従来の方法では、前
記円周面の軸線方向、軸線周り及び半径方向への検出手
段と被測定物の相対移動を手作業でおこなうため、正確
な測定をおこなうには熟練を必要とし、又多くの時間や
取扱い上の手間を要するという問題があった。筒体の円
周面上に形成された凹部や凸部の形状を測定する従来の
方法では、被測定物の軸線に対して傾いた角度で観察す
るために、正確な形状検出はしにくく、又ものによって
は見えない部分が生じて検出ができないという問題があ
った。この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので
あり、円周面に形成された凹部及び凸部の形成を、熟練
を必要とせず簡便に、しかも正確に測定できる形状測定
装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、被測定物の
軸線を中心に移動可能な検出手段で被測定部を検出する
ように構成した形状測定装置である。その詳細な構成
は、円柱や丸棒等の外側円周面、若しくは内周が円形状
である筒体等の内側円周面上の特定部分の形状を測定す
るものであって、被測定物を載置するテ−ブルと、その
テ−ブルの近傍に配設され、テ−ブルに対し、テーブル
の軸線方向、テ−ブルの軸線周り及びテ−ブルの半径方
向に相対移動可能で、テ−ブル上に載置される被測定物
の特定部位を検出する検出手段と、それらテ−ブルと検
出手段との相対移動の量を測定し、その測定結果に基づ
きテ−ブル上に載置された被測定物の特定部分の形状を
演算表示する演算表示手段が備えられてなる形状測定装
置である。

【０００６】テーブルと検出手段との相対移動を可能に
する手段は具体的に、テーブルを回動する手段、検出手
段をテーブルの軸線に対し平行にスライドさせる手段及
び検出手段をテーブルの軸線に対し半径方向にスライド
させる手段の組合せからなるものが挙げられる。検出手
段は具体的なものとして、被測定部位を観察することに
よって光学的に検出するＣＣＤカメラと、ＣＣＤカメラ
の検出結果を映像表示する映像手段を備えてなるものが
挙げられる。

【０００７】

【作用】被測定物の形状は、検出手段とテ−ブルに載置
された被測定物の被測定部位との相対移動に基づいて得
られる。

【０００８】

【実施例】この発明を、図１〜図２に示す実施例に基づ
き詳述する。しかし、この実施例によって、この発明が
限定されるものではない。形状測定装置１は図１〜図２
に示すように、基台２と、テ−ブル３と、テ−ブル３を
回動させるテ−ブル回動手段４と、検出手段５と、テ−
ブル３に載置される被測定物と検出手段５の相対移動の
量を測定し、その測定結果に基づき前記被測定物の特定
部位の形状を演算表示する演算表示手段６と、検出手段
５をテ−ブル３の軸線方向（矢印Ａ方向）に移動させ得
るスライド手段７が備えられている。テーブル３は、被
測定物を載置させるもので、被測定物を固定保持するた
めのチャック８が備えられている。テーブル回動手段４
は基台２の上部に配設固定され、出力モータ９を含み、
テーブル３を基台２に対して水平面内で回動させるもの
である。テーブル回動手段４には、テーブル３に載置し
た際の被測定物の軸線をテーブル３の軸線に合致させる
ための芯出し手段１０が備えられている。尚、出力モ−
タ９は、ドライバ２７からの信号に基づき出力してテ−
ブル３を回転する。又、芯出し手段１０は、テ−ブル３
の軸線をスライド手段７のスライド方向に平行にさせる
ための傾斜補正させる機能をも有している。テ−ブル回
動手段４は更に、テ−ブル３を回動した際に、その移動
の角を５秒の分解能で検出するロ−タリエンコ−ダ１１
が備えられている。

【０００９】検出手段５は、検出部である内視鏡１２
と、内視鏡１２からの光を電気信号に変換するＣＣＤカ
メラ１３と、ＣＣＤカメラ１３からの信号を受けて映像
化するＣＲＴ１４から主に構成されている。内視鏡１２
は、ほぼ円柱形状であって、その円柱の軸線に対し直交
する方向に光照射用の窓及び検出用の窓が備えられてい
る、いわゆる直交視型のものである内視鏡１２は、被測
定物と軸線を平行に位置させることにより観察が可能と
なる。３３は、被測定物を照明する光源手段である。検
出手段５は、特定形状の輪郭を自動的に検出するエッジ
センシング機能を有し、システムコントロ−ラ３２にエ
ッジを検出しているか否かのデ−タ信号を送るものであ
る。

【００１０】スライド手段７は、基台２に立設されたコ
ラム１５と、コラム１５に沿って上下方向（矢印Ａ方
向）にスライドするスライダ１６と、モ−タ１７、ポ−
ルねじ１８等を含み、スライダ１６を上下方向にスライ
ドさせるための出力手段１９と、スライダ１６に保持さ
れると共に、検出手段５をテーブル３の半径方向、つま
りテ−ブル３の軸線に対して近接・離隔の方向（矢印Ｂ
方向）にスライド可能に保持するホルダ−２０から主に
構成されている。モ−タ１７はドライバ２１からの信号
に基づいて出力して、スライダ１６はコラム１５に沿っ
てスライドする。コラム１５とスライダ１６の間には、
スライダ６が上下方向にスライドした際にその移動量を
１μｍの分解能で検出するための測長手段２２が配設さ
れている。２３は、測長手段２２が検出して得た移動量
を表示する表示部である。

【００１１】他方、ホルダ−２０は、送りツマミ２４を
手動操作することによって、スライダ１６に対してスラ
イドされる。２５は、スライダ１６に対してホルダ−２
０の位置を固定するためのクランプのツマミである。ス
ライダ１６とホルダ−２０の間には、スライダ１６に対
してホルダ−２０がテ−ブル３の軸線に向ってスライド
した際にその移動量を１μｍの分解能で検出するための
測長手段２６が配設されている。測長手段２６が検出し
て得た移動量は、測長手段２２の場合と同様に、表示部
２３に表示される。

【００１２】演算表示手段６は、デ−タメモリ２８と、
演算部２９と、ＣＲＴ１４と、操作部３０と、表示部３
１と、システムコントロ−ラ３２を備えて構成されてい
る。デ−タメモリ２８は、ロ−タリエンコ−ダ１１、測
長手段２２及び測長手段２６からのデ−タ信号を受け
て、それらに関わるデ−タを記憶するものである。演算
部２９は、デ−タメモリ２８のデ−タをシステムコント
ロ−ラ３２の指令（制御）に基づいて、所定の演算をお
こなうものである。

【００１３】ＣＲＴ１４及び表示部３１は、演算部２９
のおこなった演算の結果を表示するものである。ＣＲＴ
１４は、システムコントロ−ラ３２からの制御信号に基
づき、検出手段５の表示手段又は／及び演算表示手段６
として作動する。表示部３１は、液晶表示部及びプリン
タ部を備えて構成されている。操作部３０は、システム
コントロ−ラ３２が各手段、各部を所望通りに作動させ
るように、システムコントロ−ラ３２に制御信号を送る
ためのものである。システムコントロ−ラ３２の作動
は、形状測定装置１の作動の中で詳しく後述する。

【００１４】形状測定装置１は、上記のように構成され
ている。以下において、形状測定装置１を用いて、筒状
体であるパワ−ステアリングのシャフト受けの内側円周
面に形成された凹部の形状測定を述べる。尚、形状測定
する凹部の輪郭は、方形となるように加工されたもので
ある。操作部３０を操作してシステムコントロ−ラ３２
からスライド手段７に制御信号、つまりモ−タ１７を出
力させるための制御信号をドライバ２１に送り、スライ
ダ１６側に保持されている内視鏡１２を最も高く位置さ
せる。この状態が得られた後、被測定物であるシャフト
受け（図示省略）を、テ−ブル３に載置してチャック８
で締付け固定する。ここで、芯出し手段１０を用いて、
前記シャフト受けの軸線をテ−ブル３の軸線に合致させ
ると共に、テ−ブル３の軸線をスライド手段７のスライ
ド方向に平行になるように傾斜補正する。

【００１５】送りツマミ２４を操作してホルダ−２０を
矢印Ｂ方向にスライドさせ、ＣＲＴ１４を観察しながら
内視鏡１２をシャフト受けの内周面の観察可能な位置に
位置合わせする。位置合わせを終えると、ツマミ２５を
操作してスライダ１６に対するホルダ−２０の位置を保
持するようにクランプする。ここで、再び操作部３０を
操作してシステムコントロ−ラ３２からスライド手段７
に制御信号を送り、シャフト受けの被測定部である凹部
の輪郭を観察できる位置まで内視鏡１２を矢印Ａ方向に
下降スライドさせる。

【００１６】操作部３０を操作してシステムコントロー
ラ３２からＣＲＴ１４に、縦軸と横軸からなる基準線を
映像させる制御信号を送る。更に、操作部３０を操作し
てシステムコントローラ３２からテーブル回動手段４を
作動させるための制御信号、つまりドライバ２７に出力
モータ９を出力させる制御信号を送ってテーブル３を回
転させ、被測定部である凹部の輪郭線のうちシャフト受
けの軸線と平行な軸線とＣＲＴ１４に映されている基準
線の縦軸を一致させる。ここで、内視鏡１２が被測定凹
部の輪郭に沿って自動的に相対移動するように、内視鏡
１２がおこなう被測定凹部の輪郭のエッジセンシングの
データ信号に基づき、ドライバ２１及び２７がそれぞれ
モータ１７及び出力モータ９を出力させるための制御信
号を、測定者は、操作部３０を操作してシステムコント
ローラ３２に送る。これと共に、前記相対移動の終了後
に被測定凹部の輪郭の形状と各寸法、被測定凹部の円周
角、及び被測定凹部の輪郭線の真直度を算出しＣＲＴ１
４及び表示部３１に表示させるための制御信号を、シス
テムコントローラ３２から演算部２９に送る。

【００１７】被測定凹部の輪郭に沿って内視鏡１２が自
動的に被測定物に対し相対移動をおこなうと、ロータリ
エンコーダ１１及び測長手段２２がその相対移動の量を
検出してデータメモリ２８にデータ信号として送る。演
算部２９は、ロータリエンコーダ１１、測長手段２２、
及び測長手段２６の検出信号をデータメモリ２８から得
て所定の演算をおこない、その演算の結果をＣＲＴ１４
及び表示部３１に送る。ＣＲＴ１４及び表示部３１は、
演算部２９の演算結果の表示及びプリントをおこなう。

【００１８】形状測定装置１は上述したように、検出手
段５と被測定物の凹部の輪郭との相対移動に基づきその
輪郭の形状を求める構成であることより、円周面上に形
成された凹部の輪郭は、熟練を必要とせず、簡便で、し
かも正確に測定することができる。又、通常では肉眼の
届かない内側円周部に形成された凹部の輪郭までもその
形状を測定することができる。

【００１９】形状測定装置１の上記の使用では、輪郭の
形状と各寸法、被測定凹部の円周角、及び被測定凹部の
輪郭線の真直度を一緒に求めたが、所望により得たい結
果だけを適宜選択して得ることができる。その際、測長
手段２２が検出した結果、つまり被測定凹部の輪郭の、
軸線方向の距離は表示部２３に、ロータリエンコーダ１
１が検出した結果、つまり被測定凹部の円周角はそれぞ
れ表示部３１に表示される。形状測定装置１ではホルダ
ー２０は手動送りとなっているが、自動送りとさせるこ
とにより、検出手段５と被測定物との相対移動を完全な
自動化にすることができる。

【００２０】形状測定装置１では、被測定凹部の輪郭を
ＣＲＴ１４の所定位置に映した後には、出力モータ９及
びモータ１７が自動的に出力してエッジセンシングをお
こない、検出手段５と被測定物が自動的に相対移動をお
こなう構成になっているが、ＣＲＴ１４を見ながら出力
モータ９及びモータ１７を適宜出力させて相対移動をお
こなわせる構成であってもよい。形状測定装置１のこの
使用では、被測定物が筒状体であってその内周面側を測
定しているが、この他に被測定物が丸棒状であってその
円周面に形成された凹部及び凸部の形状を測定すること
ができる。

【００２１】

【発明の効果】この発明は、被測定物に対して、被測定
物の軸線方向、軸線周り、及び被測定物の半径方向に相
対移動可能な検出手段を備え、且つその検出手段と被測
定物の相対移動に基づいて形状を測定するように構成し
たことにより、測定対象である、円周面上の凹部、凸部
といった特定部分の形状を、熟練を必要とせず簡便にし
かも正確に測定し得る形状測定装置である。又、通常で
は肉眼の届かない内側円周部に形成された凹部の輪郭ま
でもその形状を測定することができるという効果が得ら
れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す斜視図である。

【図２】図１に示す実施例の作動を示すための構成説明
図である。

【符号の説明】

１ 形状測定装置 ３ テーブル ４ テーブル回動手段 ５ 検出手段 ６ 演算表示手段 ７ スライド手段 １１ ロータリエンコーダ １２ 内視鏡（検出手段） １３ ＣＣＤカメラ（検出手段） ２２，２６ 測長手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 誠 愛知県安城市住吉町唐池56−４ 株式会 社 ミツトヨ 安城営業所内 (56)参考文献 特開 平２−253107（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01B 21/00 - 21/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱や丸棒等の外側円周面、若しくは内
   周が円形状である筒体等の内側円周面上の特定部分の形
   状を測定するものであって、 被測定物を載置するテ−ブルと、そのテ−ブルの近傍に
   配設され、テ−ブルに対し、テーブルの軸線方向、テ−
   ブルの軸線周り及びテ−ブルの半径方向に相対移動可能
   で、テ−ブル上に載置される被測定物の特定部位を検出
   する検出手段と、それらテ−ブルと検出手段との相対移
   動の量を測定し、その測定結果に基づきテ−ブル上に載
   置された被測定物の特定部分の形状を演算表示する演算
   表示手段が備えられてなる形状測定装置。