JPS5851202B2 - エンコスミブ ノ ケツエンド オヨビ ナメラカサソクテイホウシキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は機械加工されたワークの円弧隅部の欠円度を能
率良くかつ自動的に測定する装置に関するものである。

本発明の目的は、段付軸等の円弧隅部における円弧部が
直線部と滑らかに接続されているかどうか及び円弧部に
有害な凹凸があるかどうかを、円弧隅部の面粗度とか測
定機器等のバラツキによる測定誤差に影響されることな
く確実に測定することであり、ひいては測定結果により
円弧隅部を加工する加工ラインの異常を迅速に検知し製
品の品質を安定化させることである。

一般に円弧隅部を有するワークにおいて、直線部と円弧
部とが滑らかに接続されているかどうか及び円弧部に有
害な凹凸があるかどうかを全数自動的にチェックするよ
うな品質管理はほとんど行われていない。

外力の作用に対して極めて高い安全性の要求される軸類
の加工においては抜取りまたは全数検査により円弧隅部
欠円度の判定が行われているがほとんど人手にたよって
いるのが実状である。

（目視または拡大目視による判定） かかる円弧隅部においては円弧の半径が小さく測定が困
難な上、面粗度とか測定機器等のバラツキによる測定誤
差が介入するため直線部と円弧部の接続状態及び円弧部
の滑らかさを的確に把持することが困難であった。

よって面粗度とか測定機器のバラツキによる測定誤差に
影響されない欠円度の測定方式が要求されていた。

本発明はかかる要求を満足させんとするものであり、欠
円度の判定は円弧と直線の接続点における接線が直線に
対してなす角度を基準にして行うものとし、また円弧部
において接続点の角度以上の凹凸（変曲点）を検出する
ものとする。

以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。

円弧隅部の形状データの収集は第１図に示すＸ方向の一
定ピッチ毎にＹ方向の値を後述する測定装置でもって測
定する。

測定されたＹ方向の各値の差を演算して変化量を求めた
上、求めた変化量の差を演算して変化度合を求め、この
変化度合の値でもって欠円の有無を判定することができ
る。

しかしながら前に述べたように面粗度とか測定機器のバ
ラツキ等による測定誤差を各測定値が含んでいるのでこ
の影響を減するために、変化度合の値の小数グループ毎
の平均値を求めた上、欠円許容値と比較して円弧隅部の
欠円の有無を判定する。

測定誤差の占める割合が大きければ求めた一定の平均値
に対し更にこの平均値の小数グループ毎の平均値を求め
測定誤差の影響を減する処理を行えばより有効である。

上記演算を数式で表わせば、変化量Ｊ（’） ｙ ｉ
ハ・本発明は一例として（５）式により求めた値を許容
値と比較して円弧隅部の欠円の有無を判定する。

判定許容値は第２図に示す欠円許容範囲の限界値を上式
（５）にあてはめて求めた値とする。

即ち欠円の許容値は円と直線の接続点における円の接線
が直線に対して１５度の傾きをなす場合に（５）式にし
たがって求めた値の最小値（実際には棄却域を設ける）
をとることにする。

また円弧部に前記棄却域としての１５度以上の傾きの変
化をもつ凹凸のある場合も、（５）式にしたがって求め
た値の最小値（棄却域を設ける）をとる。

欠円の判定許容値を決める一過程を次に示す。

第３図に示すように半径ｒの円に対し、この円に接する
直線ｙ ＝ ｘ ＋ ｂの切片すを−ｙＹ方向微小ステ
ップずつ進めて、ｙ２＋Ｘ２＝ｒ２の円と交わる点の接
線に対する傾きθを変化させ、この傾きθが０°くθ≦
１５°の範囲内となるような数本の直線を選ぶ。

各直線毎に円と交わる点の前後の座標データを実験的に
求め、この座標データを（５）式にあてはめてｄ（４）
ｙ。

の値を求める。

なお座標データを実験的に求める場合における円の半径
ｒは実際のワークについても多少変化が予想されるから
ある変動範囲における上限と下限の２種類の半径につい
て実験を試みた。

また、実験により求める座標データには面粗度とか測定
機器によるバラツキがあるから数十回以上の実験の繰り
返しを要する。

一例として円の半径ｒを２０００μと１５００μの２つ
について０°くθく１５°の領域でシミュレートして欠
円塵（直線と接線のなす角度）Ｏ’、７°、１０°、１
５゜の４つの場合についてｄ（４）ｙ、の値を求めた結
果を第４図に示す。

横軸にｄ（４）ｙ！の値をとり縦軸に頻度をとって表わ
しているため、各欠円塵００７°、１０’、１５°の理
論値に対してそれぞれ正規分布になっている。

なお、円の半径が２０００μの場合と１５００μの場合
とでは欠円塵が１０゜以上になるとほとんど差がない。

よって第４図より欠円塵１５°の場合のバラツキ範囲を
すべて除外して許容値を設定するならばｄ” ｙｌ＝２
４．０となる。

こうして欠円の許容値として２４を選定した場合には欠
円塵１０’の場合であっても約１５優のものは不合格の
判定がなされる可能性がある欠円塵１５°以上のものが
合格と判定されることはない。

このように欠円塵の判定は測定機器の精度に左右され、
誤差分布がＸ方向、Ｙ方向それぞれ正規型でσ＝３μの
時欠円度の限界を１５°とした場合、前記と同様にシミ
ュレートした結果６°までの欠円が検出できることが判
明した。

しかしながら、欠円塵が６°〜１５°の間にある場合は
、本来合格であるべきものが不合格と判定される可能性
を持つがその頻度は少いので実用上はさして支障がない
。

次に第５図、第６図により測定装置の好適な一具体例を
説明する。

２０は測定装置であって、この測定装置２０は測定基台
に対し４５度傾斜して取付けられる。

測定基台にはワーク支持センタ１２．１３が設けられワ
ークＷを水平支持するようになっている。

この測定装置２０の本体をなす基板２１には一対のパイ
ロットパー２２．２３がブラケット２４．２５により装
架されている。

このパイロットパー２２゜２３には摺動体２６が摺動可
能に案内され、摺動体２６に突設されたナツト部材２７
にはブラケット２４に回転のみ許容して軸架された送り
軸２８が螺合している。

送り軸２８の一端には歯車２９が固着され、送り用のモ
ータ３０の出力軸３１に固着された歯車３２と噛合して
いる。

摺動体２６の上部には標準スケール３３が固着され、こ
の標準スケール３３の相対変位を検出する変位検出器３
４が前記基板２１に固定されている。

よって摺動体２６の移動量がこの変位検出器３４にて検
出される。

摺動体２６の下部には支持板２６ａが突設され、この支
持板２６ａの一端には十字バネ３５により検測枠３６が
揺動可能に枢支されている。

検測枠３６の一端にはワークＷの円弧隅部に接触する測
定子３７が設けられ、他端にはコ字形の作動子３８が固
着され、この作動子３８の両脚部には磁気スケール４０
の両端部が当接し、測定子３７の変位によって標準スケ
ール４０を変位せしめるようになっている。

この標準スケール４０と同心的に変位検出器４１が設け
られ前記支持板２６ａに固着されている。

かかる構成の測定装置２０は測定子３７を円弧隅部の一
端に接触させた図の状態よりモータ３Ｃを起動し送り軸
２８にて摺動体２６を移動させると測定子３７の先端は
円弧隅部の形状に応じて変位し、その変位量が変位検出
器４１にて検出される。

又、摺動体２６の摺動量も変位検出器３４にて検出され
るので前述のように摺動体２６の単位量移動毎に変位検
出器４１の検測値を取出せば円弧隅部の形状を検知する
ことができる。

第６図において、５０．６０は変位検出器３４．４１の
出力信号を増幅するアンプ、５１．６１は各検出器３４
．４１より出力される９０度位相の異る正弦波と余弦波
を位相的に分割しパルス化する分割回路、５２．６２は
パルス化された信号を微分して微分パルスを得る微分回
路、５３．６３は移動方向を判別して前記微分パルスを
加算パルスと減算パルスに弁別する方向判別回路、５４
．６４は加減算カウンタ、５５は加減算カウンタ５４の
計数内容を設定数に対して比較する比較回路で、この比
較回路５５は第１設定数において計測開始信号Ｃ１を発
し、加減算カウンタ６４をクリヤする。

第２設定数においてはサンプル信号ｃ２を発し加減算カ
ウンタ６４の計測内容をレジスタ６５にプリセットする
。

このサンプル信号。

２は一例として５０μ間隔で発せられるように設定値が
予め定められているが、計測開始信号。

１が発せられた時にも第１番目のサンプル信号ｃ２が発
せられるようになっている。

したがって加減算カウンタ６４がクリヤされると同時に
その値がレジスタ６５にプリセットされ前述のごとき演
算を行うコンピュータ６６に送られる。

そして５０μ間隔で発せられるサンプル信号Ｃ２が与え
られる度に測定子３７の変位量がレジスタ６５にプリセ
ットされかつコンピュータ６６にて読み取られてメモリ
に逐次記憶される。

第３設定数においては計測終了信号ｃ３を発し計測の終
了したことをコンピュータ６６に送る。

又、この計測終了信号ｃ３により送りモータ３０は逆転
され摺動体２６を原位置に復帰させるようになっている
。

次に上記測定装置２０にて計測された各測定データのデ
ータ処理について第７図により説明する。

データ処理装置としてのコンピュータ６６は通常メイン
ルーチンにおけるプログラムの実行を行っており、ここ
に前記測定装置２０より発せられる信号にてコンピュー
タ６６に割込み（１）を与え、メインルーチンにおける
データをストアして割込処理（１１）を行った後、変位
検出器４１にて検出されレジスタ６５にプリセットされ
る測定データを順次読込みコンピュータ６６内のメモリ
にストアする。

（１り 、 Ｇｖ）においては全データの読込みが終了
したかどうかを判定し、全データの読込みが終了してい
れば（ｖ）に進み測定データをストアした最初のメモリ
アドレスをｌ＝１にセットする。

（ＶＤにおいては指定されたメモリアドレスより順番に
３点の測定データ（ｙｘ＋６．ｙｚ−３，ｙ／）が読出
され、ｄ（４）ｙ、、の値が計算される。

（ｖｉＤにおいては実験的に求めた欠円許容値より小さ
いかどうかが判定され、許容値Ｔ１より太きければ欠円
オーバの出力がテレタイプライタにてタイプアウトされ
（ｖ＋１−ｉ）、不合格を端末表示（Ｖｉｉ−ｉｉ ）
した後、（ｖ＋ｉｌ）にてデータエンドかどうかが判
別される。

（ｖｉＤにおいて許容値内と判定されれば直ちに（ｖｉ
ａ）に移る。

データエンドでなければ（ｖｉｉｉ−ｉ） に移りｌ二
ｌ＋２にセットしなおして再びｄ（４）、、の演算を行
°゛許容値０・ＡＱ”ｌ″０・宕ｐす６弔４定”゛１幀
次行われる。

全データによるｄ ｙｌの値が計算されるとデータエン
ドとなったことが（ｖｉｉＤにて判定され、一連のデー
タ処理（欠円判定処理）が完了したことが端末表示され
、メインルーチンへ復帰する。

このようにして測定データは処理され、前述した演算方
式により測定値にバラツキがあっても、又、円弧隅部の
半径が小さくても欠円の有無の判定は適確に検出され、
しかも欠円の程度を定性的に表わすことができる利点が
ある。

その上、円弧隅部の合否を全自動でしかもワークの全数
であっても極めて能率良く検査できる。

ワークの全数をチェックする場合には加工装置の特性と
か傾向をこれらのデータによって把握することができる
ので設備の保守管理がし易いなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明方式の原理的な説明図、第
５図は測定装置の構成を示す縦断面正面図、第６図は測
定装置の検出信号を制御するブロック線図、第７図は測
定データの処理過程を示す流れ図である。 ２０・・・・・・測定装置、２６・・・・・・摺動体、
２８・・・・・・送り軸、３０・・・・・・送り用モー
タ、３５・・・・・・十字バネ、３６・・・・・・横測
棒、３７・・・・・・測定子、３３゜４０・・・・・・
標準スケール、３４，４１・・・・・・変位検出器、Ｗ
・・・・・・ワーク、５１，６１・・・・・・分割回路
、５２．６２・・・・・・微分回路、５３．６３・・・
・・・方向判別回路、５４，５４・・・・・・加減算カ
ウンタ、５５・・・・・・比較回路、６５・・・・・・
レジスタ、６６・・・・・・コンピュータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円弧隅部を有するワークの軸線を通る平面内で該軸
   線に対して所定角度傾斜する測定基準線より円弧隅部の
   直線部および円弧部におろした垂線の長さを一定ピッチ
   間隔毎に自動測定する手段と、該測定手段より出力され
   る各測定データを逐次記憶する記憶手段と、該記憶手段
   に記憶された各測定データを順次読み出しそれぞれの測
   定データの２次微分的な変化度合を演算するとともに該
   ２次微分的な変化度合の平均値を一定数のデータのグル
   ープ毎に求めるデータ処理手段と、該データ処理手段に
   て求められた各演算値を許容欠円度の限界値と比較して
   前記円弧隅部における欠円度を判定する判定手段とを有
   してなる円弧隅部の欠円度測定装置。