JP3179264B2 - 芯ぶれ測定装置 - 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、Ｖ字溝が形成された
Ｖプーリなどの回転体の芯ぶれを、面ぶれなどの影響を
受けることなく測定できるようにした芯ぶれ測定装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】テープレコーダの回転伝達系などに使用
されている円周面にＶ字溝が形成されたＶプーリなどは
一般に射出成形品が使用される場合が多い。射出成形に
よってＶプーリを形成する場合、一対の金型を使用して
成形されるものであるから、金型の衝合状態に僅かの狂
いが生じると成形品の芯ぶれや面ぶれが発生する。

【０００３】芯ぶれは成形されたＶプーリの中心（軸
芯）が設計値から外れているときに発生するもので、芯
ぶれなどが許容範囲（通常プラス、マイナス１０μｍ程
度の範囲）にないときは不良品となる。良品として製造
するためには芯ぶれが許容範囲内に入るように金型を微
調整しなければならない。このような金型調整に先だっ
て行なわれるのが芯ぶれ測定である。

【０００４】図１１は従来の芯ぶれ測定装置１０の一例
を示す。被測定回転体としては上述したＶプーリを示
す。１２は測定用基台であり、これの上面には測定台１
４が載置され、測定台１４の上面にはシャフト挿入孔１
７が穿設されたシャフト取り付け台１６が固定されてい
る。

【０００５】一方、２０は被測定用回転体であって、こ
の例ではその外周面にＶ字状の溝２１が形成されたＶプ
ーリを例示する。芯ぶれを測定するときにはＶプーリ２
０にシャフト２２を貫通させ、このシャフト２２を図の
ようにシャフト取り付け台１６に嵌挿固定する。

【０００６】この状態でＶ字溝２１の底部ｐに検出子２
４の先端部２５を軽く当接させ（図参照）、当接させた
状態でＶプーリ２０を回転させる。検出子２４としては
電気マイクロメータ用プローブなどが使用される。

【０００７】Ｖプーリ２０に芯ぶれがあると、図１２の
ように軸心ｑ−ｑ′からの半径ＲがＶプーリ２０の回転
位置によって矢印ａのように変動するから、この微小変
位分が検出子２４によって検出される。検出子２４で検
出された検出データ（測定データ）を基にその良否が判
定される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】射出成形によってＶプ
ーリを成形する場合には、上述したように金型の衝合状
態によっては芯ぶれの他に面ぶれなども発生する場合が
ある。面ぶれを持ったＶプーリ２０を図１１に示す芯ぶ
れ測定装置１で測定すると、面ぶれが芯ぶれ測定に影響
を及ぼす。

【０００９】例えば、成形品に面ぶれがあり、これが図
１３のような基準の軸芯ｑ−ｑ′に対して角度θだけ軸
芯が傾いて成形されているときには、Ｖプーリ２０のあ
る回転位置では図１３のように検出子２４の先端部２５
がＶ字溝２１の底部ｐから外れた状態でＶ字溝２１に当
接する。

【００１０】底部ｐからΔｐだけ離れて検出子２４が当
接すると、これはあたかもΔｐだけ芯ぶれが発生してい
ることと同じに計測されてしまう。したがって面ぶれが
あると、これが芯ぶれ測定に影響を及ぼし、芯ぶれを正
確に測定できない。これは、シャフト２２をシャフト取
り付け台１６に固定した状態で測定するからに他ならな
い。

【００１１】そこで、この発明はこのような従来の課題
を解決したものであって、仮え面ぶれがあったとしても
その面ぶれが芯ぶれ測定に影響を及ぼさないようにした
芯ぶれ測定装置を提案するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、この発明においては、一対の基台上にそれぞれ進退
自在にスライダが載置され、これらスライダ上にはＶ字
状の軸受けがそれぞれ取り付け固定され、これらＶ字状
軸受けに被測定用回転体に取り付けられたシャフトが差
し渡されると共に、上記被測定用回転体には芯ぶれ検出
子が当接され、この被測定用回転体を回転させながら上
記芯ぶれ検出子によって上記被測定用回転体の芯ぶれを
測定するようにしたことを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】図１３のように、面ぶれがあると検出子２４は
Ｖ字溝２１の外側に外れる。このときＶ字溝２１に僅か
ながらの押圧力が加わっているため、図１のようにシャ
フト２２をフリーな状態で軸受けすると、この偏倚した
押圧力（特に、シャフト２２と平行な分力）によってシ
ャフト２２が左右何れかの方向に移動する。

【００１４】このときシャフト２２は検出子２４の先端
部２５がＶ字溝２１の底部ｐに到達するまで移動して安
定する。この状態は面ぶれがゼロと同じ状態である。し
たがって面ぶれがあったとしてもその影響を受けること
なく芯ぶれを測定できる。

【００１５】

【実施例】続いて、この発明に係る芯ぶれ測定装置の一
例をＶプーリの芯ぶれ測定に適用した場合につき、図面
を参照して詳細に説明する。

【００１６】図１はこの発明に係る芯ぶれ測定装置１の
一例を示す平面図であって、その上面図を示す図２およ
び一部が断面された側面図を示す図３をそれぞれ参照し
て説明すると、この芯ぶれ測定装置１はその構成部品は
何れも真鍮などの鋼材が使用されている。

【００１７】芯ぶれ測定装置１は所定の距離を隔てて互
いに対向するように配置された一対の方形状基台（テー
ブル）３０，３１を有し、これらの各上面の中央部には
基台対向方向に平行な断面角状のレール３２，３３がそ
れぞれ押え板３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂとネジな
どの周知手段（図示はしない）を使用して取り付け固定
される（図１参照）。

【００１８】レール３２，３３にはこれをガイドとして
スライドするスライダ３４，３５が取り付けられる。ス
ライダ３４，３５は図３にも示すようにその断面が逆Ｕ
字状の駒形であって、レール３２，３３とスライダ３
４，３５との間の摩擦係数は非常に小さくなるように設
計されており、スライダ３４，３５に僅かな力が加わっ
てもその加圧方向（図では左右方向）にスライダ３４，
３５がスライドするようになっている。

【００１９】スライダ３４，３５の上面には補助部材３
６，３７が取り付けられ、この補助部材３６，３７の互
いの対向側面には図３に示すようなＶ字溝が切られた軸
受け３８，３９が取り付けられる。この軸受け３８，３
９間には図１に示すような被測定用回転体であるＶプー
リ２０に挿通されたシャフト２２が差し渡される。シャ
フト２２にはさらにＶプーリ２０を回転駆動するための
補助プーリ４４が挿通されている。

【００２０】図１にも示すように一方の基台３０には駆
動モータ４０が固定されると共に、その回転軸４１には
軸プーリ４２が取り付けられ、この軸プーリ４２と補助
プーリ４４との間にはベルト４７が取り付けられ、これ
によって芯ぶれ測定中所定速度でＶプーリ２０が回転駆
動されるようになっている。

【００２１】後述するようにＶプーリ２０の測定ポイン
トが多数あるときはＶプーリ２０の回転速度を遅くする
必要があるので、補助プーリ４４としてはその径が大き
い方が好ましい。

【００２２】一対の基台３０と３１との対向距離を一定
にするため両者は保持板４６によって連結されている。
芯ぶれ測定装置１の大きさは被測定部材の大きさに応じ
て定められる。

【００２３】さて、このように構成された芯ぶれ測定装
置１にあって、被測定部材であるＶプーリ２０には所定
長のシャフト２２が取り付けられ、このシャフト２２が
図１のように軸受け３８，３９間に差し渡される。補助
プーリ４４には駆動モータ４０から回転力が伝達され
る。

【００２４】Ｖプーリ２０のＶ字溝２１には図１１に示
すような検出子２４の先端部２５が当接され、Ｖプーリ
２０を所定速度で回転させることによってＶプーリ２０
の芯ぶれが測定される。この芯ぶれ測定中にＶプーリ２
０に面ぶれがあったときには従来と同じく検出子２４の
先端部２５はＶ字溝２１の底部ｐから離れるように作用
する。

【００２５】Ｖ字溝２１の底部ｐから検出子２４の先端
部２５が離れると、そのときＶ字溝２１に加わる検出子
２４からの負荷（押圧力）のうちシャフト２２と平行な
分力によって、その分力の向きにシャフト２２が移動し
ようとする。シャフト２２とシャフト２２が載置された
軸受け３８，３９はベルト４７が補助プーリ４４を下方
に引っぱる力により軸方向には略一体となり、シャフト
２２に対する分力がスライダ３４，３５に伝達される。
スライダ３４，３５は軸方向にフリーなため、このスラ
イダ３４，３５が分力と同じ方向に分力がゼロになるま
でスライドする。

【００２６】このスライド動作によって検出子２４の先
端部２５はＶ字溝２１の底部ｐに向い、底部ｐに到達し
たときが分力がゼロとなる位置であり、これで面ぶれが
ゼロとなる。したがって面ぶれがあったとしても検出子
２４の先端部２５は常にＶ字溝２１の底部ｐに位置する
ことになり、面ぶれによる芯ぶれ測定への影響は皆無と
なる。

【００２７】スライダ３４，３５は左右何れの方向にも
スライドできるので、Ｖプーリ２０の面ぶれがどのよう
なものであっても面ぶれがゼロとなるように自動補正す
ることができ、面ぶれによる影響力を回避できる。

【００２８】続いて、芯ぶれ測定の具体例について説明
する。射出成形によってＶプーリ２０をつくる場合には
上述したように通常一対の金型が使用される。図４のよ
うに一対の金型（実際にはスライドコア）５０，５１に
はそれぞれＶプーリ２０用のキャビティー５０ａ、５１
ａが形成され、それぞれが図のように衝合される。完全
な衝合状態であるときは両金型５０，５１間での段差５
４（図５）は発生しない。

【００２９】しかし、ほとんどの場合段差５４がゼロ
（ΔＬ＝０）の状態で金型５０，５１を衝合させること
はできないので、必ず図５のように段差５４をもった状
態で成形される。この段差５４によっても芯ぶれが発生
する。したがって段差５４をできるだけ小さくした状態
で、なおかつ芯ぶれが小さくなるようにコアピン５５
（Ｖプーリ２０の軸孔形成用）又はスライドコア５０，
５１の位置が厳密に調整されることになる。

【００３０】芯ぶれの測定にあたっては、この段差を含
めた測定が行なわれる。そのため、最初に得られた測定
データから段差の位置を特定する必要がある。段差は互
いに１８０°対向した２点で発生するものであり、段差
があるときは前後する測定データの差分が大きくなるこ
とを考慮して段差の位置が決定される。

【００３１】どの程度の段差があるかによって金型５
０，５１の衝合修正量が変わってくる。この段差の位置
は正確に算出する必要があることから、Ｖプーリ２０の
外周を数１００点とり、これを測定ポイントとする。本
例では１°ずつの測定ポイントとなるように３６０ポイ
ントが設定されている。測定ポイント数は多い方が正確
に段差の位置を決定できるので、例えば５００ポイント
程度用いることも可能である。

【００３２】Ｖプーリ２０の測定開始点としては例えば
Ｖプーリ２０の周面の一部に形成される成形型番を仮の
点（図７ｓ点）として定め、この型番を通る軸心（Ｏ−
Ｏ′）から芯ぶれの測定を開始する。そのときの測定結
果の一例を図６に示す。図６は代表的な角度（図では３
０°）ごとの測定データを展開して示したものであり、
図７は芯ぶれがゼロの曲線Ｌｂを基準にして同じく代表
的な測定データを図示したものである。曲線Ｌａが芯ぶ
れ測定曲線であり、これは図６と同じである。

【００３３】段差を見つけるために例えば図８Ａのよう
に前後する測定データの差が最初のリミット値（基準
値）を越えるものが抽出され、抽出された測定データの
うちさらにその差が次のリミット値を越えるものが抽出
されるように次第にリミット値が大きくされ、最後に残
った測定データの変化点を段差が発生した衝合端面とす
る。この場合、図８ＡのようにＹ／Ｘの大きい変化点を
段差として選ぶようにしている。同図Ａは同図Ｂのよう
に正規化される。

【００３４】このようにして算出した結果、図７のよう
に点ｔとｕが段差のある衝合端面として選ばれると、こ
のｔ、ｕを結ぶ線ｘ−ｘが基準線（衝合端面）として使
用される。段差５４の大きさΔＬ１，ΔＬ２に対し（Δ
Ｌ１＋ΔＬ２）／２が金型５０と５１の補正量となる。
図５のような段差であるときには金型５０をｓ方向に
（ΔＬ１＋ΔＬ２）／２だけシフトさせ、他方の金型５
１もｒ方向に（ΔＬ１＋ΔＬ２）／２だけシフトさせて
修正する。具体的にはスライドコア５０，５１とこれに
当接するスライダ（図示はしない）の当接面をカット若
しくは肉盛りすることによって修正される。

【００３５】段差の算出処理と同時に、上述した測定デ
ータを用いて芯ぶれ補正量が算出される。段差を修正し
た後で成形されたＶプーリ２０を用いて芯ぶれを測定す
ることもできるが、本例では前者を例示する。

【００３６】芯ぶれを測定するには例えば図７のように
新たな基準線ｘ−ｘから３０°（＝ｎ）ごとに対応する
測定データが抽出され、抽出された１２点の測定データ
に段差の補正量を加味し、その段差の補正量が加味され
た測定データによって決まる重心Ｇ（ｘG，ｙG）が算出
され、この算出重心Ｇと本来の軸中心との差が芯ぶれ補
正量として使用される。ｎ＝３０は一例である。

【００３７】芯ぶれ補正量は上述したコアピン５５に対
する軸芯補正量として使用される。コアピンの補正は入
れ子を造り直すことによって行なう。

【００３８】図９は段差と芯ぶれ測定に使用される測定
装置１のうち回路系の一例を示すもので、検出子２４に
よって検出された測定データはアンプ６１を経てＡ／Ｄ
変換器６２に供給されて所定ビット数のディジタル信号
に変換されると共に、変換された測定データがＣＰＵ６
３に供給され、ここに設けられた段差測定を含む芯ぶれ
測定プログラムを使用して段差補正量の算出、芯ぶれ補
正量の算出などが自動的に実行される。

【００３９】ＣＰＵ６３からはドライバ６６を介して駆
動モータ４０に対する回転制御信号が生成される。回転
制御信号によってＶプーリ２０の回転速度などが決ま
る。この回転制御信号に同期して、さらに予め定められ
た測定ポイントでの検出子２４からの測定データの取り
込みタイミングが決定される。

【００４０】６４は測定データを図６あるいは図７のよ
うに表示したり、算出結果を表示したりするための表示
部（ＣＲＴや液晶素子など）であり、６５はそれらのデ
ータをプリントするためのプリンタである。

【００４１】上述した段差補正量や芯ぶれ補正量などは
ＣＰＵ６３に内蔵されたメモリ（ＲＡＭなど）に格納さ
れ、これらは金型補正量としてあるいは金型形成のため
の補正量として使用される。

【００４２】図１０は段差補正量や芯ぶれ補正量を算出
するための処理手順を示すフローチャートの一例であ
る。

【００４３】上述した処理プログラムが起動されると、
まず図７に示す仮の基準点Ｏ−Ｏ′からｍポイント（ｍ
＝３６０）までの測定データが求められ（ステップ８
１）、これらｍポイントの測定データから段差の判定処
理と段差補正量が算出される（ステップ８２）。

【００４４】段差の位置が決定されると、決定された段
差の位置を基準軸として設定し（ステップ８３）、新た
な基準点ｔからｎ°（ｎ＝３０）ごとの測定データが抽
出されて（ステップ８４）、段差の補正量が加味された
（（３６０°／ｎ°）＋２）角形の重心Ｇが算出される
（ステップ８５）。３０°ごとに測定データを抽出する
ときは全体で１２角形の重心Ｇ（ｘG，ｙG）を求めるこ
とになる。多角形の重心Ｇは周知の数学的手法で算出さ
れる。

【００４５】金型成形は通常偏芯している場合が多いの
で、算出された重心Ｇの位置に対してさらに±Δｘ、±
Δｙの各補正値を与えて新たな重心Ｇ′（ｘG′，ｙ
G′）が算出される（ステップ８６）。Δｘ，Δｙとし
ては１μｍ程度である。この補正値を与えることによっ
て、トータル４つの新たな重心Ｇ′が求められるが、こ
れらの重心Ｇ′が描くと思われる曲線と芯ぶれがゼロの
曲線Ｌｂとのｘ軸およびｙ軸方向における差が最小とな
る重心Ｇ′が、測定データによって算出された最終的な
重心ＧOとして使用される（ステップ８７）。

【００４６】算出されたこの重心ＧOと真の軸芯との差
（ΔｘG、ΔｙG）が芯ぶれ補正量となる（ステップ８
８）。この芯ぶれ補正量にはさらに上述した段差補正量
が加味される。

【００４７】上述した実施例ではこの発明をＶプーリ２
０の芯ぶれ測定に応用したが、被測定用回転体としては
テープレコーダなどに使用されるＶプーリ以外のものに
も適用できることは容易に理解できる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、この発明に係る芯ぶれ測
定装置では被測定用回転体のシャフトをフリーにした状
態で芯ぶれを測定するようにしたものである。

【００４９】これによれば、面ぶれがあったとしてもそ
の面ぶれがゼロになるように修正された状態で芯ぶれを
測定できるため、被測定用回転体の芯ぶれを面ぶれに影
響されることなく測定できる。その結果、芯ぶれの測
定、段差の測定を従来よりも正確に行なうことができる
から、これによって校正される成形品の精度が大幅に向
上する特徴を有する。

【００５０】したがって精度の高い回転体を成形できる
特徴を有するので、成形品の精度が比較的厳しく要求さ
れるテープレコーダのプーリやその他の回転体の芯ぶれ
測定に適用して極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る芯ぶれ測定装置の一例を示す平
面図である。

【図２】図１の上面図である。

【図３】図１の一部を断面した側面図である。

【図４】段差のない衝合状態を示す図である。

【図５】段差のある衝合状態を示す図である。

【図６】芯ぶれ測定データ例を展開して示した図であ
る。

【図７】芯ぶれ測定データ例を示す図である。

【図８】段差近傍の測定データ例を示す図である。

【図９】芯ぶれ測定装置の回路系の一例を示す系統図で
ある。

【図１０】芯ぶれ測定例を示すフローチャートの図であ
る。

【図１１】従来の芯ぶれ測定装置の説明図である。

【図１２】芯ぶれ測定を示す図である。

【図１３】面ぶれを含んだ状態の芯ぶれ測定例を示す図
である。

【符号の説明】

１ 芯ぶれ測定装置 ２０ Ｖプーリ ２２ シャフト ３２，３３ レール ３４，３５ スライダ ３８，３９ Ｖ字溝付き軸受け

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭63−99204（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭48−84254（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 5/00 - 5/30 G01B 21/00 - 21/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の基台上にそれぞれ進退自在にスラ
   イダが載置され、これらスライダ上にはＶ字状の軸受け
   がそれぞれ取り付け固定され、 これらＶ字状軸受けに被測定用回転体に取り付けられた
   シャフトが差し渡されると共に、 上記被測定用回転体には芯ぶれ検出子が当接され、 この被測定用回転体を回転させながら上記芯ぶれ検出子
   によって上記被測定用回転体の芯ぶれを測定するように
   したことを特徴とする芯ぶれ測定装置。