JP2000337825A - ブレーキロールの歯形形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ルーペによる観察等を行う必要なく、ブレーキ
ロールの歯形形状を高精度に測定することができるブレ
ーキロールの歯形形状測定装置を提供する。 【解決手段】ブレーキロールを支持する支持手段と、こ
の支持手段に支持されるブレーキロールに向かってレー
ザ光を照射する投光部および投光部から照射されブレー
キロールの表面で反射した反射光を受光する受光部を有
する測定部と、ブレーキロールと測定部とを相対的に移
動する移動手段と、受光部におけるブレーキロールの反
射光の入射位置からブレーキロール表面までの距離を算
出し、ブレーキロールの歯形形状を検出する検出部とを
有することにより、前記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロール式製粉機に
用いられるブレーキロールの技術分野に属し、詳しく
は、目立てを行われたブレーキロールや使用中のブレー
キロールの歯形測定を簡易かつ高精度に測定することが
できるブレーキロールの歯形形状測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロール式製粉機に用いられるブレーキロ
ール（目立てロール）は、その表面に円周方向に配列さ
れて、ブレーキング（breaking＝破砕）を行うための軸
線方向に延在する歯（条溝）が多数形成されてなるもの
である。

【０００３】このようなロールの表面に条溝（凹凸）を
付け、目立てロールとしての機能を付与する作業は、目
立て作業と呼ばれている。目立て作業は、通常、使用済
みのロールを研削機械で削り、さらに、研削加工を施し
たロールを目立て機械と呼ばれる旋盤に乗せ換えて、そ
の表面を仕上げるという、複雑な工程を有する。しか
も、目立てのためのバイトの取り付けおよび調整、さら
には、作製したブレーキロールの仕上がり状況すなわち
歯形形状の評価は、専任担当者の熟練した技能に頼る作
業である。そのため、ブレーキロールの作製から評価に
至る一連の作業は、職人技とまでいわれている。

【０００４】近年、製粉工場においても、作業員の人員
削減と共に、大職場制の導入が進み、その結果、安全を
確保しつつも、一人の作業員が複数種の作業を行い、か
つ、少量生産から大量生産まで、多様な依頼に応じるこ
とが要求されるようになっている。このような潮流に対
し、職人技とまでいわれる目立て作業は、大きな障害の
一つとなっている。

【０００５】このような問題の一部は、ブレーキロール
の作成工程における研削工程と仕上げとなる目立て作業
とを同じ機械で行うことにより、ロールの乗せ換えを無
くすこと、および、研削および目立て作業を数値制御
（ＮＣ）することにより、経験の少ない作業員であって
も、ブレーキロールの作製を可能にすることによって解
決されている。しかしながら、作製したブレーキロール
の歯形形状の評価は、依然として、熟練した専任担当者
が、ルーペ等を用いて歯形形状を観察して行う必要があ
る作業であり、改善が望まれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術の問題点を解決することにあり、ルーペによる
観察等を行う必要なく、ブレーキロールの歯形形状を高
精度に測定することができ、これにより、目立て作業の
作業性等を大幅に向上することができるブレーキロール
の歯形形状測定方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、ロール式製粉機に用いられるブレーキロ
ールを支持するブレーキロール支持手段と、このブレー
キロール支持手段に支持されるブレーキロールに向かっ
てレーザ光を照射する投光部および前記投光部から照射
され前記ブレーキロールの表面で反射した反射光を受光
する受光部を有する測定部と、前記ブレーキロールと測
定部とを相対的に移動する移動手段と、前記受光部にお
けるブレーキロールの反射光の入射位置からブレーキロ
ール表面までの距離を算出し、前記ブレーキロールの歯
形形状を検出する検出部とを有することを特徴とするブ
レーキロールの歯形形状測定装置を提供する。

【０００８】また、本発明のブレーキロールの歯形形状
測定装置において、前記移動手段は、前記ブレーキロー
ルの回転方向、ブレーキロールの軸線方向およびブレー
キロールの接線方向のいずれかに、前記相対的な移動を
行うのが好ましく、また、前記ブレーキロール支持手段
が、ブレーキロールの目立て機械もしくはブレーキロー
ルを装着されるロール機であるのが好ましく、さらに、
前記ブレーキロールの歯形測定に先立ち、測定対象とな
るブレーキロール表面に白色もしくは略白色の微細な粒
子を塗布するのが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明のブレーキロールの
歯形形状測定装置（以下、測定装置とする）について、
添付の図面に示される好適実施例に基づいて詳細に説明
する。ここで、図１は本発明の測定装置によって形状を
測定されるブレーキロールの歯形の一例を示す断面図、
図２は本発明の測定装置の一例の概念図、図３は本発明
の測定装置の測定部の一例を示す概略斜視図、図４〜図
６は本発明の測定装置によるブレーキロールの歯形測定
結果の一例を示すグラフである。

【００１０】ブレーキロール１は、図１に示されるよう
な条溝３が、所定のピッチで外周面２の全面にわたって
刻まれているものである。条溝３は、ブレーキロール１
の外周面２に、略Ｖ字形で、ほぼブレーキロールの軸線
方向に延在して刻み込まれており、条溝３の間にランド
２ａとして外周面２が残っている。また、条溝３は、通
常、軸線方向に対して８％〜１０％傾けて形成されてお
り、従って、歯形はスパイラル状となっている。

【００１１】このブレーキロール１に形成された多数の
条溝の形状（すなわち歯形の形状）を測定する、本発明
の測定装置１０は、基本的に、ブレーキロール１の支持
手段１１と、投光器１９および受光器２０を有する測定
部１３と、アンプ２６と、演算装置２７と、記録計２８
とを有して構成される。

【００１２】支持手段１１は、ブレーキロール１を、そ
の回転軸で回転可能に支持するものであり、図示例の測
定装置１０においては、支持手段１１はブレーキロール
１の作製における研削および目立て作業を行う数値制御
円筒研削盤（以下、ＮＣ目立て機とする）である。言い
換えれば、図示例の測定装置１０は、ブレーキロール作
製用のＮＣ目立て機に、歯形測定用の測定部１３を装着
し、これに、アンプ２６等を接続した構成を有する。こ
のような構成とすることにより、別途、ブレーキロール
１の支持手段を作製する必要がなく、しかも、ブレーキ
ロール１の作製から歯形形状の側定および評価を、ロー
ルの乗せ換えをせずに行うことができ、非常に良好な作
業性を実現することができる。

【００１３】支持手段１１を構成するＮＣ目立て機は、
ブレーキロール１の作製を行う公知のＮＣ目立て機であ
るので、その詳細は省略する。なお、本発明は上記構成
に限定はされず、支持手段１１を構成するＮＣ目立て機
は目立て作業のみを行うものであってもよく、あるい
は、目立て作業等を行わない、測定装置専用の支持手段
であってもよい。あるいは、ロール式製粉機においてブ
レーキロールが装着されるロール機を支持手段として、
すなわち、ロール機に測定部１３を装着して、本発明の
測定装置を構成してもよい。このような構成とすること
により、ブレーキロールをロール機に装着したままで、
ブレーキロールの磨耗度や劣化等を測定することがで
き、磨耗度が所定基準を超えた場合にはブレーキロール
の交換や目立て作業をやり直す等、ロール式製粉機の管
理の目安とすることができる。

【００１４】ブレーキロール１の歯形形状を測定する測
定部１３は、いわゆるレーザ変位センサであって、支持
手段１１であるＮＣ目立て機が有する（あるいは、別途
取り付けた）突出部である取付台１８上に、例えば、磁
石によって着脱可能に取り付けられている。なお、測定
部１３の取り付けは、磁石に限定はされず、ネジ止めや
ボルト・ナットによる方法等、公知の方法が各種利用可
能である。

【００１５】測定部１３は、投光器１９および受光器２
０を有して構成される。図３に示されるように、投光器
１９は赤色半導体レーザ等の光源２１と、投光レンズ２
２とを有しており、光源２１から射出されたレーザ光
を、投光レンズ２２で集束して、ブレーキロール１の軸
線（中心線）に向かって（すなわち、ブレーキロール１
の外周面２に垂直に）射出する。

【００１６】一方、受光器２０は、複数のレンズ群から
なる受光レンズ２３と、ラインＣＣＤセンサ等からなる
測光部２４とを有して構成される。投光器１９から射出
されたレーザ光は、前述のように、ブレーキロール１に
入射し、その表面２、すなわちブレーキロール１の外周
面２または条溝３の表面で乱反射し、その一部が受光器
２０に入射する。受光器２０に入射した光は、受光レン
ズ２３によって測光部２４に結像され、光電的に測定さ
れる。

【００１７】ここで、図３に示されるように、投光器１
９から射出されブレーキロール１の表面２５によって乱
反射されたレーザ光のうち、受光器２０の測光部２０に
入射するレーザ光は、表面２５まで距離に応じて、それ
ぞれ測光部２４上における異なる位置に結像する（光量
ピークを有する）。表面２５ａ、２５ｂおよび２５ｃを
例に説明すると、最も近い表面２５ａで反射されたレー
ザ光は、その一部が測光部２４の図中下方に結像し、表
面２５ｂで反射されたレーザ光は、その一部が同中央付
近に結像し、最も遠い表面２５ｃで反射されたレーザ光
は、その一部が同上部に結像する。従って、三角測量の
原理を利用することにより、測定部１３（あるいは、投
光器１９および受光器２０の少なくとも一方）から表面
２５までの距離すなわちブレーキロール１の表面２５の
位置を測定することができる。

【００１８】本発明の歯形測定装置は、この原理を利用
してブレーキロールの歯形形状を測定するものであり、
支持手段１１によってブレーキロール１を回転（もしく
は、ブレーキロール１と測定部１３とを、ブレーキロー
ル１の軸線方向もしくは接線方向に相対的に移動）しつ
つ、投光器１９からブレーキロール１にレーザ光を射出
して、ブレーキロールの表面２５で乱反射されたレーザ
光が測光部２４のどの位置に結像したかを検出すること
により、ブレーキロール１までの距離を測定して、ブレ
ーキロール１に形成された歯形の形状を測定する。

【００１９】ここで、測定時のブレーキロール１の回転
速度には特に限定はなく、要求される精度等に応じて適
宜決定すればよいが、遅いほど高精度な測定ができる反
面、効率的には低下するので、通常、表面２５の速度で
０．５ｍｍ／秒〜５ｍｍ／秒程度とするのが好ましい。
また、ブレーキロール１に入射するレーザ光のビーム径
にも特に限定はないが、ビーム径が小さい程測定精度は
向上するが、ビーム径をあまり小さくするとコスト等の
点では不利になるため、φ１０μｍ〜φ５０μｍ程度と
するのが好ましい。

【００２０】受光器２０（測光部２４）からの出力信号
は、アンプ２６で増幅されて演算装置２７に入力され
る。演算装置２７は、測光部２４からの出力信号によっ
て、ブレーキロール１の表面２５で反射されたレーザ光
が、測光部２４のどの位置に結像したかを検出し、それ
に応じて、ブレーキロール１の表面２５と測定部１３と
の距離すなわちブレーキロールの歯形形状を検知し、結
果を記録計２８に出力する。記録計２８は、その結果
を、例えば、後述するようなグラフとして出力する。

【００２１】なお、前述のように、ブレーキロール１の
条溝は、通常、８％〜１０％傾けて形成されるが、歯形
形状測定時のブレーキロール１の回転（すなわちレーザ
光によるブレーキロール１のスキャン）は、回転軸に対
して垂直であるため、歯形の計測結果は、その角度に応
じて若干の誤差を生る。例えば、歯形が１０％傾けて形
成されている場合には、ランド幅は約０．５％程度大き
めに、角度は約０．５％程度小さめに計測される。この
誤差は、無視できる場合は無視してもよく、必要に応じ
て補正する。なお、補正は、例えば、演算装置２７にお
いてソフトウエア的に行えばよい。

【００２２】また、このように、ブレーキロール１を回
転させて歯形形状の測定を行う場合には、測定は、少な
くとも、ブレーキロール１の軸線方向の中央および両端
部近傍で測定を行うのが好ましい。この場合には、測定
部１３を軸線方向に移動しても、ブレーキロール１軸線
方向に移動しても、両者の併用であってもよい。

【００２３】図４〜図６に、測定部１３等としてキーエ
ンス社製のＬＫ−０３０を用いて測定装置１０を構成
し、表面２５の速度を１ｍｍ／秒としてブレーキロール
１を回転して、その歯形形状を測定した一例を示す。図
示例においては、横方向がブレーキロール回転方向の位
置となる。

【００２４】図４に示される例は、ブレーキロール１の
表面に何の処理もせず測定を行った結果である。図４に
示される測定結果は、ランド幅および背角ともに、目視
による測定結果と良く一致していた。ところが、鋭角に
ついては、明らかに実際とは異なるプロファイルを示し
ており、深くえぐれるような形状として計測されてい
る。

【００２５】これは、ブレーキロール１の条溝３の加工
面が余りにも平滑で、鏡面のような状態になっているた
め、レーザ光の入射に対して大きく傾いている面につい
ては、受光器２０に入射する光量が不足していることに
起因すると考えられる。本発明者の検討によれば、この
ような不都合は、ブレーキロール１の表面２５で乱反射
を起こさせることにより、解消できる。

【００２６】図５に、同じブレーキロール１の表面２５
に、筆記用具の赤色の油性インクを塗布して、同様に、
ブレーキロール１の歯形を測定した結果を示す。図５よ
り明らかなように、ブレーキロール１の表面２５で乱反
射を起こさせることにより、測定結果は明らかに改善さ
れているが、やはり、鋭角部に乱れが認められる。

【００２７】このような不都合をより好適に解消するた
め、本発明の測定装置においては、ブレーキロールの表
面に、白色もしくは略白色の微細な粒子を塗布して、測
定を行うのが好ましい。図６（ａ）に白マジックインク
（塗料粉の中位径約０．２μｍ）、図６（ｂ）にパウダ
ースプレー（市販の制汗剤、中位径約５０μｍ）、図６
（ｃ）にステアリン酸マグネシウム粉末（医薬品用滑沢
剤、中位径約５μｍ）を、ブレーキロール１の表面２５
に塗布して、同様に、同じブレーキロール１の歯形を測
定した結果を示す。

【００２８】図６（ａ）に示されるように、白マジック
インクを塗布することにより、前記鋭角部の問題は大幅
に解消できるが、塗布時に十分な注意をしないと、液だ
れによって塗料が歯形の底部に溜まって、正確な形状が
示されない場合がある。図示例においても、同様の問題
が生じている。図６（ｂ）に示されるように、パウダー
スプレーでも、同様に、前記鋭角部の問題は大幅に解消
できるが、この例は、粒子の径が約５０μｍと大きめで
あるため、粒子の形状が測定結果に反映するものとなっ
た。

【００２９】ステアリン酸マグネシウムの粉末を使用し
た図６（ｃ）は、本例の中では、最も正確に歯形の形状
および寸法を測定することができている。ステアリン酸
マグネシウムは、乾式散布によってブレーキロールに良
く付着する上に、歯形形状の測定終了後、ウエス等で簡
単に拭き取ることができる。しかも、仮に、測定後にブ
レーキロール１の表面に残ってしまっても、ステアリン
酸マグネシウムは医薬品用の滑沢剤として体内に取り込
むことが許されている物質であり、ブレーキロール１の
使用時に小麦粉に混入してしまっても、人体に影響を与
えることはなく、問題はない。すなわち、ステアリン酸
マグネシウムの微粉末は、本発明の測定装置において、
測定時にブレーキロールに塗布する微粒子としては、最
も好適な物の一つであると考えられる。

【００３０】本発明の測定装置を用いて、ブレーキロー
ル１の歯形形状を測定する際に、微粒子を塗布する方法
としては、特に限定はなく、ブレーキロールの表面に薄
く、均一に微粒子を塗布できる方法であればよいが、後
の拭き取り等を考慮すれば、エアスプレー等を用いた乾
式の散布塗布が好ましい。また、表面に塗布する白色も
しくは略白色の微粒子の粒子径には、特に限定はない
が、前述の例を考慮すると、０．１μｍ〜５０μｍ程
度、特に、１μｍ〜２０μｍ程度が好ましい。

【００３１】以上の例では、ブレーキロール１を回転す
ることにより、ブレーキロール１と測定部１３とを回転
方向に相対的に移動して、ブレーキロール１の歯形形状
を測定したが、本発明は、これに限定はされず、ブレー
キロール１を固定して、測定部１３を回転方向に移動す
ることによって、両者を回転方向に相対的に移動しても
よい。あるいは、ブレーキロール１の接線方向に、ブレ
ーキロール１と測定部１３とを相対的に移動して測定を
行ってもよい。ブレーキロール１の回転方向に歯形形状
を測定する場合に、ブレーキロール１を固定して回転方
向に測定部１３を移動することによって相対的な移動を
行うのは、装置構成や制御が複雑になる点で不利である
が、接線方向の移動であれば構成は容易である。なお、
接線方向に相対的な移動を行って歯形形状を測定する場
合には、ロール径と三角関数を用いて測定値を補正する
ことにより、測定部１３とロール表面との実距離を得
て、ブレーキロールの歯形形状を測定すればよい。

【００３２】さらに、これ以外にも、ブレーキロール１
の軸線方向に、ブレーキロール１と測定部１３とを相対
的に移動して、歯形形状の測定を行ってもよい。なお、
この際においては、ブレーキロール１を固定して測定部
１３を移動してもよく、あるいは逆に、測定部１３を固
定してブレーキロール１を移動してもよい。

【００３３】前述のように、ブレーキロール１に形成さ
れる条溝３すなわち歯形は、スパイラル状であるので、
両者を軸線方向に相対的に移動することにより、同様
に、歯形形状が測定できる。また、条溝３のピッチは、
回転方向よりも軸線方向の方が大きくなるので、測定部
１３からの出力信号変化が緩やかになり、その結果、精
度的には回転方向の相対移動よりも好ましい。

【００３４】軸線方向に移動して歯形形状を測定する際
における移動速度は、前述の回転と同様でよい。軸線方
向への相対的な移動方法にも特に限定はなく、公知の方
法でよい。また、バイト固定タイプのＮＣ目立て機であ
れば、別途、移動機構を設ける必要はなくなる。また、
前述の態様において、軸線方向の中央および両端部で測
定を行うのが好ましいように、この態様においても、例
えば、９０°ずつや１２０°ずつ等、ブレーキロール１
を回転して、円周方向の測定位置を変えて、複数位置で
測定を行うのが好ましい。なお、この際におけるブレー
キロール１の回転角には限定はなく、条溝３の角度等に
応じて、全ての条溝３を少なくとも一回は測定できる回
転角を適宜設定すればよい。

【００３５】以上の例では、レーザ光をブレーキロール
１の軸線に向かって射出して、ブレーキロール１までの
距離を測定して歯形測定を測定しているが、本発明はこ
れに限定はされず、好適に反射光を測定できれば、種々
の角度でブレーキロール１にレーザ光を入射して、歯形
形状を測定してよい。例えば、前述の例のように、ブレ
ーキロール１の軸線に向かってレーザ光を入射すると、
鈍角に入射する位置では十分な反射光量が得られるが鋭
角に入射すると、光量が不足する場合に、レーザ光の入
射位置や角度をずらして、反射光量を確保してもよい。
但し、この場合には、レーザ光入射位置の軸線からのズ
レに応じた補正を行って、ブレーキロール１の法線方向
の距離に換算して、ブレーキロール１の歯形形状の測定
を行う必要がある。

【００３６】以上、本発明のブレーキロールの歯形形状
測定装置について詳細に説明したが、本発明は以上の例
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲において、各種の改良や変更を行なってよいのはも
ちろんである。

【００３７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
ブレーキロールの歯形形状測定装置によれば、熟練した
技能者でなくても目立て作業の完了したブレーキロール
や使用中のブレーキロール等の歯形の測定が可能とな
り、かつ、定量的な測定を行うことによって、測定値に
もとづく客観的な適否の判定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のブレーキロールの歯形の一例の概略
断面図である。

【図２】 本発明のブレーキロールの歯形形状測定装置
の一例の概念図である。

【図３】 図２に示されるブレーキロールの歯形形状測
定装置の測定部を示す概略斜視図である。

【図４】 本発明のブレーキロールの歯形形状測定装置
による測定結果の一例を示すグラフである。

【図５】 本発明のブレーキロールの歯形形状測定装置
による測定結果の一例を示すグラフである。

【図６】 （ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本発明のブ
レーキロールの歯形測定形状装置による測定結果の一例
を示すグラフである。

【符号の説明】

１ ブレーキロール ２ 外周面 ２ａ ランド ３ 条溝 １１ 支持手段 １３ 測定部 １８ 取付台 １９ 投光器 ２０ 受光器 ２１ 光源 ２２ 投光レンズ ２３ 受光レンズ ２４ 測光手段 ２５ 表面 ２６ アンプ ２７ 演算装置 ２８ 記録計

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA06 AA52 AA63 BB06 CC00 DD00 FF09 GG06 HH04 HH13 JJ01 JJ25 LL04 MM03 MM04 MM07 MM09 PP02 PP12 PP13 PP22 QQ23 QQ28 SS01 TT07 4D063 CC08 GC29

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロール式製粉機に用いられるブレーキロー
   ルを支持するブレーキロール支持手段と、このブレーキ
   ロール支持手段に支持されるブレーキロールに向かって
   レーザ光を照射する投光部および前記投光部から照射さ
   れ前記ブレーキロールの表面で反射した反射光を受光す
   る受光部を有する測定部と、前記ブレーキロールと測定
   部とを相対的に移動する移動手段と、前記受光部におけ
   るブレーキロールの反射光の入射位置からブレーキロー
   ル表面までの距離を算出し、前記ブレーキロールの歯形
   形状を検出する検出部とを有することを特徴とするブレ
   ーキロールの歯形形状測定装置。
2. 【請求項２】前記移動手段は、前記ブレーキロールの回
   転方向、ブレーキロールの軸線方向およびブレーキロー
   ルの接線方向のいずれかに、前記相対的な移動を行う請
   求項１に記載のブレーキロールの歯形形状測定装置。
3. 【請求項３】前記ブレーキロール支持手段が、ブレーキ
   ロールの目立て機械およびブレーキロールが装着される
   ロール機のいずれかである請求項１または２に記載のブ
   レーキロールの歯形形状測定装置。
4. 【請求項４】前記ブレーキロールの歯形測定に先立ち、
   測定対象となるブレーキロール表面に白色もしくは略白
   色の微細な粒子を塗布する請求項１〜３のいずれかに記
   載のブレーキロールの歯形形状測定装置。