JPH01304307A - シャフト測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、シャツＩ〜の直径、各部長さ、テーパ角およ
び穴の位置等の諸寸法を測定する装置に関する。

〈従来の技術〉 −・般に、シャ７１の直径や各部長さ等の測定には、第
１０図に示すように、ノギスやマイクじ１ノータが用い
られている。また、穴の位置等の測定には、光学顕微鏡
や三次元測定装置等が主に用いられている。

〈発明か解決しよ・うとする課題〉 ところで、ノギスやマイクロメータで測定を行なう場合
、次のような問題かある。

（ａ）被測定シャツｌ−にテーパがある場合、そのテ−
パ部の長さおよびテーパ角の測定が非常に困難で、得ら
れる測定値が測定者によって大きく異なる。しかも、テ
ーパ角は測定値を用いて計算を行わなければならず、測
定以外に余分な時間を要する。

（ｂ）被測定シャフトに細い溝や切欠きがある場合、そ
の溝部の径、切欠き深さを通常のマイクロメータでは測
定できないため、特殊なマイクロメータが必要になる。

（Ｃ１被測定シャフトの太さ、長さ等の形状寸法に応じ
て、種々のサイズのノギスやマイクロメータを揃える必
要がある。

（ｄ）長尺物のシャフトの長さをノギスで測定する場合
、測定誤差が生じ易く、測定者らに熟練度が要求される
。

一方、光学顕微鏡や三次元測定装置では、（ｉ）測定前
の被測定シャフトのセツティングが非常に困難で、セツ
ティングに多くの時間を要する。また、（ｉｉ）光学顕
微鏡においては、例えば二つの穴が斜交の位置関係にあ
る場合には、その両者間の位置関係を測定することは困
難である。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、シャフトの直径
、各部長さ、テーパ角および穴の位置等の諸寸法を、−
台で容易にかつ半自動的に測定することのできる、シャ
フト測定装置を提供することを目的としている。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するための構成を、実施例に対応する第
１図を参照しつつ説明すると、本発明は、ベース１上に
配設され、回転自在でかつ被測定シャフトＳの一端を保
持し得るチャック３１と、そのチャック３１の回転角を
検出する角度検出器４と、ベース１上にチャック３１と
対向して配設され、ガイド部材２に沿ってチャック３１
に対して接近・離反自在で、かつ、被測定シャフトＳの
他端を保持し得る保持台６１と、ベース１上で、チャッ
ク３１と保持台６１を結ぶ方向に移動可能な第１のテー
ブル７１と、その第１のテーブル７１の変位量を検出す
る第１の変位検出器１０と、第１のテーブル７１上に配
設され、第１のテーブル７１の移動方向と直交する方向
に移動可能な第２のテーブル８１と、その第２のテーブ
ル８１の変位量を検出する第２の変位検出器１１と、第
２のテーブル８１に固着され、被測定シャフトＳの任意
の位置に対応させて位置決めされる測定子９と、ベース
１上に固着され、測定子９の移動原点を規定するための
原点ストッパ５と、角度検出器４ならびに第１および第
２の変位検出器１０およ゛び１１それぞれ検出値に基づ
いて被測定シャフトＳの各部の寸法を演算する演算器（
コンピュータ）１２を備えたことを特徴としている。

〈作用〉 原点ストッパ５と保持された被測定シャフトＳの一つの
端面とのＸ方向における位置関係、および原点ストッパ
５と被測定シャン）Ｓの軸方向中心とのＸ方向における
位置関係をあらかじめ設定した位置関係にしておけば、
その原点ストッパ５を用いて第１のテーブル７１の移動
原点つまり測定子９のＸ方向における移動原点をシャフ
トＳの一つの端面に、また、第２のテーブル８２の移動
−５＝ 原点つまり測定子９のＸ方向における移動原点をシャフ
トＳの軸方向中心に一致させることができる。

そして、このような原点合わせを行った後は、測定子９
を被測定シャンＩ−３の測定したい部位に接触させるだ
けで、シャフトＳの各部位の諸寸法が演算器１２で自動
的に演算され、所望とする測定値を得ることができる。

ここで、演算器１２では、例えば以下に説明する演算等
が行われる。

シャン）Ｓの直径を測定する場合には、第３図に示すよ
うに、測定子９の先端をシャフトＳの側面に接触させる
ことによって得られるＸ方向における変位ｒから２ｒを
演算する。

また、シャフトＳの各部の長さを測定する場合には、第
４図に示すように、測定子９の側面をシャフトＳの段付
き部の端面Ｓ４ａおよびＳ４ｂそれぞれに接触させるこ
とによって得られる、それぞれのＸ方向における変位か
ら、両者の差しを求め、そのＬから測定子９の直径ｄを
差し引く演算を行６一 なう。

さらにまた、シャツＩ−Ｓのテーバ部のテーパ角を測定
する場合には、第５図に示すように、測定子９の先端を
テーパ部の側面の二点に接触させることによって得られ
る、それぞれのＸおよびＸ方向における変位からａおよ
びｂを算出し、そのａおよびｂから次式のテーパ角αを
演算する。

α−２ｊａｎ−’　（ｂ　／　ａ　）　　　　・・・・
・ｉｌｌさらにまた、穴の直径および位置を測定する場
合には、第６図に示すように、測定子９の側面を穴Ｓ６
の内壁面の二点ＡおよびＢに接触させることによって得
られる、それぞれのＸ方向における変位Ｘ６ａおよびＸ
６ｂから次式の直径ＤＳ６およびシャフトＳの一つの端
面からの距離Ｘ６を演算する。

Ｄｓｂ＝　Ｘｂｂ　　Ｘｂａ　十ｄ　　　　　　＝・・
・１２）そして、その穴ＤＳ６と他のもう一つの穴との
位置関係を測定する場合には、第７図に示すように、穴
Ｓ６の測定終了後にシャフトＳを回転させ、測定子９の
側面を次の穴Ｓ７の内壁面の二点に接触させることによ
って得られる、Ｘ方向における変位から先の演算と同様
に直径ＤＳ？およびシャフトの一つの端面からの距離Ｘ
７を演算するとともに、その距離ｘ７と先のＸ６とから
二つの穴の中心間ｎｎ−Ｘ７−Ｘ６　　　・・、・・・
（４）また、二つの穴Ｓ６およびＳ、それぞれの角度検
出器４による検出値θ６およびθ７から両者の角度関係
θ θ−θ７″″θ６　　　・・・・・・（５）を演算する
。

〈実施例〉 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。

第１図は本発明実施例の構成を示す平面図である。

ベース１上にＸ方向に延びるガイドレール２が一体に形
成されており、このレール２の一端部にはチャックユニ
ット３が固着されている。また、ガイドレール２上には
、心押し台６が摺動自在に装着されており、その心押し
台６はガイドレール２上の任意位置に固定可能となって
いる。

チャックユニット３ば、Ｘ方向を軸として回転自在なチ
ャック部３１を備えており、このチャック部３１は、ロ
ーレット部３１ａを締め込むことによって、挿入された
被測定シャフトＳの一端部を保持できる構造を有してい
る。また、チャック部３１の内部には、挿入された被測
定シャフトＳの端部を規定するための規定部材が設けら
れている。

チャックユニット３の壁体には、Ｘ方向に沿う端面５ａ
およびチャック部３１の回転中心を軸とする円周面５ｂ
を有する円筒部５が一体に形成されており、この端面５
ａとチャック部３１内部に規定部材とのＸ方向における
距離および円周面５ａの半径は、あらかじめ決定した値
Ｘ、およびＹ、に固定されており、それぞれの値は後述
するコンピュータのＲＯＭ内に記憶されている。

心押し台６上には心押し装置６１が固着されており、そ
の装置のセンタ６１ａの軸方向中心はチャックユニット
３のチャック部３１０回転中心と一致している。

心押し装置６１は、レバー６１ｂを操作することによっ
て、センタ６１ａをその軸方向つまりＸ方向に移動させ
ることのできる構造を有している。

一方、ベース１に第１の移動ユニット７がガイドレール
２に平行に固着されている。この移動ユニット７は、ハ
ンドル７２の操作によりＸ方向に移動可能な移動テーブ
ル７１を備えている。また、この移動ユニット７には、
移動テーブル７１のＸ方向における変位量を検出するた
めの、リニアエンコーダ等のＸ方向変位検出器１０が設
けられている。

第１の移動ユニット７の移動テーブル７１上には第２の
移動ユニット８が固着されている。この移動ユニット８
は、ハンドル８２の操作によりＸ方向に移動可能な移動
テーブル８１を備えている。

また、この移動ユニット８には、移動テーブル８１のＸ
方向における変位を検出するためのＹ方向度値検出器１
１が設けられている。

第２の移動ユニソ１−８の移動テーブル８１には測定子
９が固着されている。この測定子９は、直径ｄとする円
柱形状を有しており、その軸方向中心はＹ方向に沿って
いる。また、測定子９の高さ方向つまり紙面と直交する
方向における位置は、その軸方向中心がチャックユニッ
ト３のチャック部３１の回転中心と一致するよう位置決
めされている。さらに、測定子９の直径ｄは後述するコ
ンピュータ１２のＲＯＭ内に記憶されている。

以上の構成において、角度検出器４および二つの変位検
出器１０．１１にはコンピュータ１２が接続されている
。

コンピュータ１２はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびキー
ボード等を備えてなり、キーホード操作により各検出器
４，１０．１１からの検出値をＲＡＭ内に記憶し、それ
ぞれの検出値に基づいて、後述する、被測定シャツｈ　
Ｓの直径、各部の長さ、テーパ角、穴の直径あるいは二
つの穴°の位置関係等の諸寸法の演算を行なうための演
算モードが複数設定されている。また、その複数の演算
モードのうら所望な一つを、キーボード操作により適宜
選択できるようになっている。

コンピュータ１２の演算結果は、表示器１３に表示され
、また、ＸおよびＹ方向変位検出器１０および１１の検
出値もコンピュータ１２を介して表示器１３に随時表示
される。

次に、測定手順を第２図乃至第８図を参照しつつ説明す
る。

まず、測定を行なう前に、第１および第２の移動テーブ
ル７１および８１を移動させ、測定子９を、第２図に示
すように、円筒部５の端面５ａおよび円周面５ｂにそれ
ぞれ接触させる。この時の、第１のテーブル７１のＸ方
向の位置、および第２のテーブル８１のＹ方向の位置そ
れぞれを、コンピュータ１２に認識させる。すなわち、
コンピュータ１２では、各変位検出器１０．１１の検出
値をリセットし、それぞれの値をＲＯＭ内に記４．１さ
れたｘｌおよびＹ、に変更する操作が行われ、これによ
り、測定子９の、Ｘ方向の０点ばチャック部３１の規定
部材の端面に、Ｙ方向００点はチャック部３１の回転中
心に一致することになる。

このような０点調整を行った後、被測定シャフトＳを装
着する。なお、被測定シャフトＳの一つ端面、図中右側
端面Ｓａには、センタ穴を穿っておく。この装着は、被
測定シャフトＳの左側端部を、チャック部３１の内部に
、その端部面がチャック部３１の内部の規定部材の端面
に当接まて挿入した後、ローレット部３２を締め込んで
保持するとともに、その他端を、その端面Ｓａのセンタ
穴に心押し台６のセンタ６１ａを挿入し、押圧支持する
ことによって行なう。そして装着後、被測定シャフトＳ
の中央側部に測定子９の先端を接触させつつ、シャフト
Ｓを手でゆっくりと回してＹ方向変位検出器１１の検出
値に変化があるか否かを調べ、ある場合にはチャック部
３１の締め直し等を行い、被測定シャツ＋−Ｓの心出し
を行っておく。

以上の調整および装着を行った後、被測定シャフトＳの
各部寸法の測定を行なうが、各測定前にコンピュータ１
２にその測定に必要な演算モードを設定しておく。

まず、直径の測定は、第３図に示すように、測定子９を
被測定シャフトＳの測定したい部位へと移動させ、測定
子９の先端をその部位の側面に接触させ、この状態での
Ｙ方向変位検出器１１の検出値をコンピュータ１２内に
採り込む。これにより、被測定シャフトＳの軸方向中心
からのＹ方向における距離つまり半径ｒに係る検出値を
採取でき、コンピュータ１２では、その２倍の値つまり
直径が演算され、その値が表示される。

次に、長さの測定は、第４図に示すように、測定子９の
右側面を被測定シャフトＳの測定したい部分の左側端面
Ｓ４ａに接触させ、この状態でのＸ方向変位検出器１０
の検出値をコンピュータ１２内に採り込み、さらに、測
定子９の左側面をシャフトＳの右側端面Ｓ４ｂに接触さ
せ、この状態でのＸ方向変位検出器１の検出値をコンピ
ュータ１２内に採り込む。これにより、コンピュータ１
２では、二つの検出値の差りを演算し、さらにその演算
値Ｉ、からＩｊＪＩＪ定子の直径ｄを差し引いて、二つ
の端面Ｓａａおよびｓｉｂ間の距離つまり段付き部の長
さを求め、その値が表示される。

次いで、テーパ角の測定は、第５図に示すように、測定
子９の先端を被測定シャフトＳのテーパ部の左端部任意
位置に接触させ、ごの状態てのＸおよびＸ方向変位検出
器１０および１１それぞれの検出値をコンピュータ１２
内に採り込み、次に測定子９をＸ方向に沿ってテーパ部
右端部付近に移動させ、この時のＸ方向変位検出器１０
の検出値をコンピュータ１２内に採り込み、さらに、測
定子９をＸ方向に移動させその先端をテーパ部側面に接
触させ、この状態でのＸ方向変位検出器１１の検出値を
コンピュータｆ２内に採り込む。コンピュータ１２では
、これら採取された検出値に基づいて、Ｘ方向の変位ａ
およびＸ方向の変位すを求め、そのａ及びｂの値から上
述の（１）式のテーパ角αを算出し、その算出値か表示
される。

次いで、穴の直径およびその位置の測定を第６図を参照
しつつ説明する。まず、被測定シャフトＳを手で回し、
測定したい穴Ｓ６を測定子９側にその穴Ｓ　ｒ、中心が
Ｘ方向にほぼ沿うように概略位置決めした後、測定子９
を穴Ｓ７、内に挿入し、穴Ｓ　ｒ、の左側面へに接触さ
せつつシャツｌ−Ｓを時計回りおよび反時計回りに隙か
づつ回転させ、Ｘ方向検出器１０の検出値が最小となる
位置を見つげ、その位置のＸ方向の検出値ＸＬ＋ａをコ
ンピュータ１２内に採り込んでおく。また、この時の角
度検出器４の検出値θ６もコンピュータ１２内に採り込
んでおく。次に測定子９をＸ方向に移動させ、穴Ｓ６の
右側面Ｂに接触させ、この時のＸ方向変位検出器１０の
検出値Ｘ７１．をコンピュータ１２内に採り込む。この
Ｘ方向における二つの検出値”ｌ＋、、およびＸ７２．
から、コンピュータ１２では、上述の（２）式および（
３）式の穴直径ＤＳ６およびシャツ１〜Ｓの左側端面か
らの穴の中心まての距離ｘ３．を算出し、それぞれの算
出値が表示される。

また、その穴Ｓ７．と他の穴との位置関係を測定する場
合には、算出されたＤＳｂおよびＸ、をＲＡＭに記憶し
ておく。そして、第７図に示すように、測定子９をＸ方
向に後退させ穴Ｓ６から抜き去り、Ｘ方向に移動させて
他の穴Ｓ７の中心近傍に配置し、この状態で穴Ｓ７を測
定子９側にその穴Ｓ７の中心がＸ方向にほぼ沿う概略位
置決めした後、測定子９を穴Ｓ７内に挿入して、先の穴
Ｓ６と同様にして、角度検出器４の検出値θ７を採り込
むとともに、穴Ｓ７の直径Ｓ７ｄおよびシャツｌ−Ｓの
端面から穴中心までの距離ｘ７を求める。そして、コン
ピュータ１２では、この検出値θ７、ならびに算出され
た直径Ｓ７ａおよび距離×７と先にＲＡＭ番こ記憶した
データとから、上述の（４）式および（５）弐の距離ｎ
および角度θを算出し、それぞれの算出値が表示され、
その各値から二つの穴Ｓ６および８７間におけるＸ方向
位置関係ならびに角度関係を知ることができる。

なお、以上の説明では、被測定シャフトＳの心出しを行
なう際等において、シャフトＳを手で回転させているが
、チャックユニット３に、チャック部３１を機械的ある
いは電気的に回転させる機構を設けてもよい。

また、以上の実施例では、測定子として接触代のものを
用いているが、本発明はこれに限られることなく例えば
第８図に示すように、レーザ光等を発光する発光素子１
０９ａと、その素子１０９ａに対向し出力光を受光する
受光素子１０９ｂとを備えた測定子１０９を用し）るこ
とにより、非接触でシャツＩ−Ｓの直径、長さおよびテ
ーパ角等を測定することが可能になる。

また、この場合、第９図に示すように、発光素子１０９
ａの出力光の光束を太くし、かつ、受光素子１０９ｂの
受光面積を広くしてやれは、例えば二つの穴の角度関係
を測定する際、シャツＩ−Ｓを回転させて受光素子１０
９ｂの出力が最大となる位置で、穴の中心線が発光素子
１０９ａからの光の進行方向に沿うことなるので、それ
ぞれの穴の位置合わせを容易に行なうことができ、しか
も、二つの穴の角度関係をより正確に測定することか可
能になる。

〈発明の効果〉 以」二説明したように、本発明によれは、測定子の原点
合わせを行った後は、測定子を被測定シャフトの測定し
たい部位に接触させる等を行なうだけで、被測定シャフ
トの各部直径、各部長さ、テーパ角および穴の直径等の
諸寸法の測定値を自動的に得ることができる。従って、
測定者らは熟練を要することな（、簡単に、かつ短時間
で所望とする測定を行うことができ、しかも、各測定者
によって測定値がまちまちになる虞れもなくなる。

また、二つの穴の位置関係等も、−台装置で容易に測定
することも可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成を示す平面図、第２図乃至
第７図は測定手順を説明するための図、 第８図および第９図は本発明の他の実施例を説明するた
めの図、 第１０図はノギスおよびマイクロメータを用いた場合の
測定例を示す図である。 １・・・ヘース ２・・・ガイドレール ３１・・・チャック部 ４・・・角度検出器 ５・・・円筒部 ６１・・・心押し装置 ７Ｌ８１・・・移動テーブル ９・・・測定子 １０・・・Ｘ方向変位検出器 １１・・・Ｙ方向変位検出器 １２・・・コンピュータ 特許出願人　　　シャープ株式会社 シャープ精機株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ベース上に配設され、回転自在でかつ被測定シャフトの
   一端を保持し得るチャックと、そのチャックの回転角を
   検出する角度検出器と、上記ベース上に上記チャックと
   対向して配設され、ガイド部材に沿って上記チャックに
   対して接近・離反自在で、かつ、被測定シャフトの他端
   を保持し得る保持台と、上記ベース上で、上記チャック
   と上記保持台を結ぶ方向に移動可能な第１のテーブルと
   、その第１のテーブルの変位量を検出する第１の変位検
   出器と、上記第１のテーブル上に配設され、当該第１の
   テーブルの移動方向と直交する方向に移動可能な第２の
   テーブルと、その第２のテーブルの変位量を検出する第
   ２の変位検出器と、上記第２のテーブルに固着され、被
   測定シャフトの任意の位置に対応させて位置決めされる
   測定子と、上記ベース上に固着され、上記測定子の移動
   原点を規定するための原点ストッパと、上記角度検出器
   ならびに上記第１および第２の変位検出器それぞれの検
   出値に基づいて被測定シャフトの各部の寸法を演算する
   演算器を備えてなる、シャフト測定装置。