WO2024252551A1 - 歯車測定機 - Google Patents

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measuring
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gear
holding device
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French (fr)
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敏裕 下田
浩貴 高須
稔 大木
努 渡辺
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JTEKT Corp
JTEKT Fluid Power Systems Corp
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JTEKT Corp
JTEKT Fluid Power Systems Corp
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/08—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring diameters

Definitions

  • the present invention relates to a gear measuring machine.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a gear processing machine is equipped with a gear measuring function.
  • Patent Document 2 discloses a configuration in which a gear measuring machine is incorporated into a processing line to perform in-line inspection.
  • Patent Documents 1 and 2 do not take into consideration the fact that dust and oil mist generated by gear processing of workpieces on gear processing machines and processing lines can affect the gear measuring machine and reduce measurement accuracy.
  • gear measuring machines are usually configured separately from gear processing machines and installed in a measurement room that is outside the processing line and is not affected by dust and oil mist generated on the processing line. In this case, it is necessary to manually carry the processed workpiece into the measurement room and place it on the gear measuring machine to perform measurements, which is time-consuming.
  • This disclosure has been made in light of these circumstances, and aims to provide a gear measuring machine that can be installed on a processing line, automates the attachment and detachment of workpieces, and improves measurement accuracy.
  • One aspect of the present disclosure is a gear measuring machine provided in a processing line for performing gear processing on a workpiece,
  • a workpiece holding device that detachably holds the workpiece; a measuring device for measuring the workpiece by detecting a displacement of a probe brought into contact with the workpiece; a measuring device mounting portion to which the measuring device is attached; a bed supporting the measuring device mounting portion; a cover for collectively covering the workpiece holding device, the measuring device, the measuring device mounting portion, and the bed; the cover has an opening/closing portion that is configured to be opened when the workpiece is attached to the workpiece holding device and removed from the workpiece holding device, and to be closed when the workpiece attached to the workpiece holding device is measured by the measuring device,
  • the bed has a moving mechanism for reciprocating the measuring device mounting portion between a retracted position away from the work holding device and a measuring position close to the work holding device, The moving mechanism is configured in a gear measuring machine to move the measuring device mounting portion to the retracted position when the work is held by
  • the measuring device mounting section is located in a retracted position when a workpiece is attached or removed, and is located in a measurement position when a workpiece held by the workpiece holding device is measured, so that a conveying device for attaching and removing the workpiece provided on the processing line is prevented from interfering with the measuring device. This makes it possible to automate the attachment and removal of workpieces in the processing line.
  • a cover is provided that collectively covers the workpiece holding device, measuring device, measuring device mounting section, and bed, and the cover has an opening and closing section that opens when a workpiece is attached or removed and closes when measuring, so that dust and oil mist generated on the processing line are prevented from entering the gear measuring machine, preventing a decrease in measurement accuracy.
  • a gear measuring machine that can be installed on a processing line, can automate the attachment and detachment of workpieces, and can improve measurement accuracy.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of a processing line according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a partially see-through view of a first side surface of the gear measuring machine of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a partially see-through view of a second side surface of the gear measuring machine of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a perspective, partially see-through view of the gear measuring machine of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a first perspective view of the gear measuring machine of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a second perspective view of the gear measuring machine of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a front perspective view of the measurement device mounting portion according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a rear perspective view of the measurement device mounting portion according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a top view of the measurement device mounting portion according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a vertical cross-sectional view of the workpiece holding device according to the first embodiment with a reference block attached thereto.
  • the gear measuring machine 1 of the first embodiment is incorporated in a processing line 100 as shown in FIG. 1.
  • the processing line 100 includes a plurality of processing devices 101-103 and the gear measuring machine 1, and the gear measuring machine 1 is provided at the end position of a line L in the processing line 100.
  • the direction of movement of the workpiece W in the processing line 100 is L.
  • the gear measuring machine 1 may not be disposed at the end position in the processing line 100, but may be disposed at an intermediate position on the line L.
  • the processing devices 101-103 are not particularly limited and may be known machine tools.
  • the processing line 100 performs gear machining to process and mold the workpiece W, which is the object of processing, into the shape of a gear.
  • the gear may be an internal gear or an external gear.
  • the processing line 100 multiple processing devices 101 to 103 sequentially process the workpieces W, and the gear measuring machine 1 measures the workpieces W processed by the multiple processing devices 101 to 103. In this way, the processing line 100 continuously processes and measures the workpieces W, and also continuously produces multiple workpieces W.
  • the processing line 100 is equipped with a transport device 104 that loads and unloads the workpiece W.
  • the transport device 104 may be disposed at each of the processing devices 101-103 and the gear measuring machine 1, or may be disposed across multiple processing devices 101-103 and the gear measuring machine 1.
  • the transport device 104 may be, for example, a serial robot type transport device, a loader type transport device, an automated guided vehicle (AGV), or the like.
  • the gear measuring machine 1 includes a bed 10, a measuring device mounting section 20, a measuring device 30, a moving mechanism 40, a workpiece holding device 50, a cover 60, and a measurement result transmitting section 70.
  • a transport device 104 for loading and unloading the workpiece W into and from the gear measuring machine 1 is provided near the gear measuring machine 1.
  • the type of the gear measuring machine 1 is not limited, and it may be a vertical measuring machine that moves a probe vertically to perform measurements, or a horizontal measuring machine that moves a probe horizontally to perform measurements. In this embodiment, a vertical measuring machine is used as described later.
  • the front-rear direction parallel to the line L is defined as X
  • the vertical direction is defined as Z
  • the width direction perpendicular to the X direction and the Z direction is defined as Y.
  • the bed 10 constitutes the base of the gear measuring machine 1, has a substantially flat upper surface 11, and is provided with a plurality of legs 12 at the bottom.
  • the shape of the bed 10 is not limited, but in this embodiment, the bed 10 is formed by combining metal sheets and is hollow. The hollow portion of the bed 10 may be filled with a filler.
  • a recess 13 is formed by recessing the upper surface 11 in an area on the side of the processing device 103 adjacent to the gear measuring machine 1, and a workpiece holding device 50 (described later) is provided therein.
  • the measuring device attachment part 20 is provided on the upper surface 11 of the bed 10.
  • the measuring device attachment part 20 is also called a slider.
  • the measuring device attachment part 20 is capable of reciprocating movement on the upper surface 11 of the bed 10 in the extension direction of the guide rails 41 (in this embodiment, a direction parallel to the line L) via a pair of guide rails 41 constituting a moving mechanism 40 described later.
  • the method of determining the shape of the measuring device mounting part 20 is not limited, but in this embodiment, the shape is determined based on the optimized shape obtained by performing topology optimization processing based on the results of stress analysis of the measuring device mounting part 20 based on the elements that vary in the measuring device mounting part 20.
  • the elements that vary in the measuring device mounting part 20 are not limited, and examples include temperature changes of the measuring device 30 attached to the measuring device mounting part 20 and the position of the load applied to the measuring device mounting part 20 that varies depending on the position state of the probe in the measuring device 30.
  • the measuring device mounting section 20 includes a pair of bases 21 connected to the guide rail 41, and a plurality of side ribs 22 erected in the vertical direction Z on each of the pair of bases 21. Between the side ribs 22 facing each other in the width direction Y, a first central rib 23 and a second central rib 24 are provided, which extend in the width direction Y and the vertical direction Z.
  • the first central rib 23 is located on the side (front side) of the processing device 103 adjacent to the gear measuring device 1, and the second central rib 24 is located on the opposite side.
  • a flat surface 25 extending in the width direction Y and the front-rear direction X is provided at the lower vertical ends of the first central rib 23 and the second central rib 24.
  • the measuring device 30 described later is fixed to the surface of the first central rib 23 on the side (front side) of the processing device 103 adjacent to the gear measuring device 1.
  • a back rib 27 erected in the vertical direction Z from the flat surface 25 and extending in the front-rear direction X is connected to the back side of the second central rib 24.
  • the end 251 of the planar portion 25 on the side (front side) of the processing device 103 adjacent to the gear measuring device 1 is curved in a wave-like shape with multiple continuous arcs, and has a first through hole 261 with a portion that follows the shape of the end 251 at a position inside (back side) the end 251.
  • the planar portion 25 also has a second through hole 262 at a position on the back side of the first through hole 261. Note that a portion of the first central rib 23 overlaps with the first through hole 261 when viewed from above in the vertical direction Z.
  • the measuring device 30 includes a probe 31, a probe holding section 32, a first slide base 33, a first guide section 34, a second slide base 35, and a second guide section 36.
  • the first guide section 34 extends in the width direction Y
  • the first slide base 33 is provided on the first guide section 34 and configured to be movable in the width direction Y.
  • the second guide section 36 is provided on the first slide base 33 and extends in the vertical direction Z.
  • the second slide base 35 is provided on the second guide section 36 and configured to be movable in the vertical direction Z.
  • the probe 31 is substantially rod-shaped and is held by the probe holding section 32.
  • the probe holding section 32 is provided on the second slide base 35.
  • Moving mechanism 40 The moving mechanism 40 is configured to move the measuring device attachment portion 20 back and forth between a retracted position P1 shown in Fig. 2 and a measuring position P2 shown in Fig. 3.
  • the moving mechanism 40 is configured to move the measuring device attachment portion 20 back and forth between a retracted position P1 shown in Fig. 2 and a measuring position P2 shown in Fig. 3.
  • the measuring device includes a pair of guide rails 41 provided on the upper surface 11 of the bed 10, and a driving device 42.
  • the pair of guide rails 41 are provided on the upper surface 11 of the bed 10 and extend in the front-rear direction X.
  • the mounting portion 20 is movable in the front-rear direction X along a pair of guide rails 41 .
  • the workpiece holding device 50 includes a workpiece holding section 51 that holds the workpiece W, and a rotation mechanism 52 that rotates the workpiece holding section 51 to a position of an arbitrary rotation angle.
  • the workpiece holding section 51 has a plurality of engagement sections 511 that protrude in the vertical direction, and holds the workpiece W by pressing the engagement sections 511 radially outward against the inner cylindrical surface of the workpiece W that constitutes the external gear.
  • a cylindrical space 512 with the rotation shaft 50a as its axis is formed inside the plurality of engagement sections 511.
  • the workpiece holding section 51 is fixed to a rotation table 521 provided in the rotation mechanism 52.
  • the rotation mechanism 52 rotates the disk-shaped rotation table 521 to rotate the workpiece holding section 51 to a position of an arbitrary rotation angle.
  • the reference block 53 shown in FIG. 10 When calibrating the work holding device 50, the reference block 53 shown in FIG. 10 is used.
  • the reference block 53 is substantially cylindrical, and as shown in FIG. 10, it can be attached to the rotating table 521 via a fixing screw 522 while inserted into the cylindrical space 512 of the work holding section 51.
  • the central axis of the inner circumferential surface of the reference block 53 is positioned coaxially with the rotation axis of the rotating table 521.
  • the reference block 53 is attached to the rotating table 521 via the cylindrical space 512, and the inner circumferential surface of the opening 531 at the upper end of the reference block 53 is measured with the probe 31, thereby calibrating the center of rotation of the rotating table 521.
  • Cover 60 As shown in Figures 4, 5 and 6, the cover 60 covers the bed 10, the measuring device mounting portion 20, the measuring device 30, the moving mechanism 40 and the workpiece holding device 50 all at once.
  • the cover 60 is erected on the floor surface and includes a front wall portion 61, a rear wall portion 62, a right side wall portion 63, a left side wall portion 64 surrounding the above-mentioned components 10 to 50, and a ceiling portion 65 provided at the upper ends of the walls 61 to 64 to cover the upper portions.
  • the front wall portion 61 is provided with an opening/closing portion 66.
  • the configuration of the opening/closing portion 66 is not limited, in this embodiment, the right door 66a and the left door 66b are configured to move (slide) left and right to open and close. Note that, when the workpiece W is carried in and out from above the workpiece holding device 50, the opening/closing portion 66 may be provided on the ceiling portion 65 instead of the front wall portion 61.
  • the opening/closing section 66 is configured to be opened when the workpiece W is attached to the workpiece holding device 50 and removed from the workpiece holding device 50, and to be closed when the workpiece W attached to the workpiece holding device 50 is measured by the measuring device 30.
  • the opening and closing operation of the opening/closing section 66 is performed by a drive mechanism (not shown).
  • Measurement result transmission unit 70 1 displays the measurement results by the measuring device 30 on a display screen (not shown) of the gear measuring machine 1, or transmits the results to a management device (not shown). Furthermore, the measurement result transmitting unit 70 transmits the measurement results by the measuring device 30 to at least one of the processing devices 101-103 included in the processing line 100.
  • the processing devices 101-103 that receive the measurement results can adjust the processing conditions of the processing devices 101-103 in accordance with the measurement results.
  • the measuring device mounting portion 20 is located at the retreat position P1 when the workpiece W is attached and detached, and is located at the measurement position P2 when the workpiece W held by the workpiece holding device 50 is measured, so that the conveying device 104 for attaching and detaching the workpiece W provided on the processing line L and the like are prevented from interfering with the measuring device 30. This makes it possible to automate the attachment and detachment of the workpiece W in the processing line L.
  • the cover 60 is provided to collectively cover the bed 10, the measuring device 30, the measuring device mounting portion 20, the moving mechanism 40, and the workpiece holding device 50, and the cover 60 is provided with an opening/closing portion 66 that opens when the workpiece W is attached and detached and closes during measurement, thereby suppressing the intrusion of dust and oil mist generated on the processing line L into the gear measuring instrument 1, and preventing a decrease in measurement accuracy.
  • the probe 31 is configured to come into contact with the workpiece W by moving vertically downward toward the workpiece W from above the workpiece W in the vertical direction Z when the measuring device mounting portion 20 is located at the measurement position P2.
  • the gear measuring machine 1 is a so-called vertical measuring machine, and therefore it is easier to obtain high measurement accuracy compared to a horizontal measuring machine that measures by moving the probe horizontally.
  • the probe tilts due to the effects of gravity, and accuracy is particularly poor at the front and rear ends or the left and right ends, but a vertical measuring machine is less susceptible to the effects of gravity and therefore has better accuracy than a horizontal measuring machine.
  • the movement mechanism 40 includes a pair of guide rails 41 provided on the upper surface of the bed 10, and a drive device 42 that moves the measurement device mounting part 20 placed on the pair of guide rails 41 back and forth between the retracted position P1 and the measurement position P2 along the pair of guide rails 41. This allows the measurement device mounting part 20 to stably move back and forth between the retracted position P1 and the measurement position P2.
  • the bed 10 has a recess 13 recessed downward in the vertical direction Z from the upper surface 11 of the bed 10 at a position vertically Z below the probe 31 when the measuring device mounting part 20 is located at the measurement position P2.
  • the work holding device 50 is provided in the recess 13 and has a rotation mechanism 52 that rotates the held work W around an axis in the vertical direction Z. This makes it possible to prevent interference between the transport device 104 and the measuring device 30 when the transport device 104 attaches and detaches the work W to and from the work holding device 50 simply by moving the measuring device mounting part 20 to the retracted position P1, and makes it easy to switch between the retracted position P1 and the measurement position P2.
  • the recess 13 is located below the probe 31 in the vertical direction Z when the measuring device mounting part 20 is located at the measurement position P2, and is located between the pair of guide rails 41. This allows the probe 31 to be positioned above the workpiece W in the vertical direction Z with the measuring device 30 being sufficiently supported via the pair of guide rails 41 and the measuring device mounting part 20, improving measurement accuracy.
  • the measuring device mounting part 20 is stress analyzed based on the fluctuating factors in the measuring device mounting part 20. Then, topology optimization processing is performed based on the results of the stress analysis.
  • the measuring device mounting part 20 has a shape determined based on the optimized shape obtained by the topology optimization processing. This makes it possible to optimize the shape of the measuring device mounting part 20, which has fluctuating factors, with higher precision. For example, one of the fluctuating factors is a change in room temperature inside the factory in which the gear measuring instrument 1 is installed. Since the shape of the measuring device mounting part 20 has a shape determined based on the optimized shape, it is possible to ensure the measurement precision of the gear measuring instrument 1 even if the room temperature inside the factory changes.
  • the measuring device mounting part 20 has an end 251 on the front side (workpiece holding device 50 side) of the flat part 25 located vertically Z below the part (first central rib 23) where the measuring device 30 is mounted, which is curved in a wavy shape with multiple arcs continuously, and has a through hole 261 located more inward than the end 251 and having a portion that follows the shape of the end 251. This ensures the rigidity of the measuring device mounting part 20 while reducing its weight.
  • the work holding device 50 has a cylindrical space 512 that opens vertically upward on the rotation axis of the work W, and the cylindrical space 512 is configured to allow a reference block 53 to be placed therein for performing positional calibration of the rotation axis 50a of the work W in the work holding device 50.
  • the reference block 53 is made of a cylindrical member that is inserted into the cylindrical space 512 and fixed to a rotating table 521, which is a rotating part provided in the work holding device 50, and is configured so that the probe 31 comes into contact with the inner surface of the reference block 53 when performing positional calibration of the rotation axis 50a of the work W. This allows the positional calibration of the rotation axis 50a of the work W to be performed with high accuracy.
  • the position of the rotating shaft 50a can be maintained even in a processing line 100 where temperature changes are likely to occur, and the measurement accuracy of the measuring device 30 can be maintained.
  • a measurement result transmission unit 70 that transmits the measurement results by the measuring device 30 to at least one of the processing devices 101 to 103 included in the processing line 100. This allows the measurement results by the measuring device 30 to be fed back to the processing devices 101 to 103, thereby improving the processing accuracy of the processing devices 101 to 103.
  • a mechanism constituting a tailstock can be used as the workpiece holding device 50 to measure gears formed on a shaft-shaped workpiece W.
  • a gear measuring machine that can be installed on a processing line, can automate the attachment and detachment of workpieces, and can improve measurement accuracy.

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Abstract

ワーク（Ｗ）に歯車加工を施すための加工ライン（１００）内に設けられる歯車測定機（１）であって、ワークを着脱可能に保持するワーク保持装置（５０）と、ワークに接触させたプローブ（３１）の変位を検出してワークを測定する測定装置（３０）と、測定装置が取り付けられた測定装置取付部（２０）と、測定装置取付部を支持するベッド（１０）と、上記構成を一括して覆うカバー（６０）と、を備える。カバーは、ワークをワーク保持装置へ取り付ける際及びワーク保持装置から取り外す際に開放し、ワークを測定装置により測定する際に閉塞する開閉部（６６）を有している。ベッドには測定装置取付部を退避位置（Ｐ１）と測定位置（Ｐ２）との間を往復させる移動機構（４０）を有している。移動機構は、ワークをワーク保持装置に保持させる際に測定装置取付部を退避位置に移動させ、ワークを測定する際に測定装置取付部を測定位置に移動させる。

Description

歯車測定機
　本発明は、歯車測定機に関する。
　従来、ワークに形成された歯車を測定する歯車測定機が種々提案されている。例えば、特許文献１には、歯車加工機に歯車測定機能を持たせた構成が開示されている。また、特許文献２には、加工ラインに歯車測定機を組み込んでインライン検査を行う構成が開示されている。
特開平２－１９８７１２号公報 特許６５４９６７８号公報
　しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示の構成では、歯車加工機や加工ラインにおいてワークの歯車加工により発生する粉塵やオイルミストが歯車測定機に影響して測定精度を低下させることについて何ら考慮されていない。そのため、通常は、歯車測定機は、歯車加工機とは別体で構成するとともに、加工ライン外にあって加工ラインで生じる粉塵やオイルミストの影響を受けない測定室に設置することが行われている。この場合は加工済みのワークを測定室に手動で搬入して歯車測定機に設置することにより測定を行う必要があるために手間がかかる。
　また、測定室に設置される従来の歯車測定機ではワークの着脱を自動化することが考慮されていないため、このような歯車測定機にワークの着脱を自動化するための搬送装置などを設けると、搬送装置が歯車測定機の測定部と干渉するおそれがある。
　本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであり、加工ラインに設けられ、ワークの着脱を自動化できるとともに測定精度を向上することができる歯車測定機を提供しようとするものである。
　本開示の一態様は、ワークに歯車加工を施すための加工ライン内に設けられる歯車測定機であって、
　上記ワークを着脱可能に保持するワーク保持装置と、
　上記ワークに接触させたプローブの変位を検出して上記ワークを測定する測定装置と、
　上記測定装置が取り付けられた測定装置取付部と、
　上記測定装置取付部を支持するベッドと、
　上記ワーク保持装置、上記測定装置、上記測定装置取付部及び上記ベッドを一括して覆うカバーと、を備え、
　上記カバーは、上記ワークを上記ワーク保持装置へ取り付ける際及び上記ワーク保持装置から取り外す際に開放し、上記ワーク保持装置に取り付けられた上記ワークを上記測定装置により測定する際に閉塞するように構成された開閉部を有しており、
　上記ベッドには、上記測定装置取付部を、上記ワーク保持装置から離間した退避位置と、上記ワーク保持装置に近接した測定位置との間を往復させる移動機構を有しており、
　上記移動機構は、上記ワークを上記ワーク保持装置に保持させる際に上記測定装置取付部を上記退避位置に移動させ、上記ワーク保持装置に保持された上記ワークを測定する際に上記測定装置取付部を上記測定位置に移動させるように構成されている、歯車測定機にある。
　上記態様の歯車測定機によれば、測定装置取付部は、ワークの取り付け及び取り外しの際には退避位置に位置し、ワーク保持装置に保持されたワークの測定の際には測定位置に位置するため、加工ラインに設けられたワークの取り付け及び取り外しのための搬送装置などが測定装置と干渉することが防止される。これにより、加工ライン内においてワークの取り付け及び取り外しの自動化を図ることができる。また、ワーク保持装置、測定装置、測定装置取付部及びベッドを一括して覆うカバーを備え、カバーにはワークの取り付け及び取り外しの際に開放し、測定時には閉塞する開閉部が設けられていることにより、加工ラインで発生する粉塵やオイルミストが歯車測定機内に侵入することが抑制され、測定精度の低下を防止できる。
　以上のごとく、上記一態様によれば、加工ラインに設けられ、ワークの着脱を自動化できるとともに測定精度を向上することができる歯車測定機を提供することができる。
図１は、実施形態１の加工ラインの構成を示す概念図である。 図２は、実施形態１の歯車測定機の第１の側面一部透過図である。 図３は、実施形態１の歯車測定機の第２の側面一部透過図である。 図４は、実施形態１の歯車測定機の斜視一部透過図である。 図５は、実施形態１の歯車測定機の第１の斜視図である。 図６は、実施形態１の歯車測定機の第２の斜視図である。 図７は、実施形態１の測定装置取付部の正面側斜視図である。 図８は、実施形態１の測定装置取付部の背面側斜視図である。 図９は、実施形態１の測定装置取付部の上面図である。 図１０は、実施形態１のワーク保持装置に基準ブロックを取り付けた状態の縦断面図である。
　（実施形態１）
　１．加工ライン１００
　本実施形態１の歯車測定機１は、図１に示すように、加工ライン１００に組み込まれている。本実施形態では、加工ライン１００には複数の加工装置１０１～１０３と歯車測定機１が含まれており、歯車測定機１は加工ライン１００におけるラインＬの最終位置に設けられている。本実施形態では、加工ライン１００におけるワークＷの移送方向をＬとする。なお、加工ライン１００における歯車測定機１の配置は最終位置でなく、ラインＬの途中位置にあってもよい。加工装置１０１～１０３は特に限定されず、公知の工作機械とすることができる。加工ライン１００は加工対象であるワークＷを歯車の形状に加工成形する歯車加工を施す。歯車は、内歯車でも外歯車でもよい。
　加工ライン１００において、複数の加工装置１０１～１０３がワークＷに対する加工を順次行い、歯車測定機１が複数の加工装置１０１～１０３により加工されたワークＷの測定を行う。このようにして、加工ライン１００は、ワークＷの加工及び測定を連続して行うと共に、複数のワークＷの連続生産を行う。
　連続生産を実現するために、加工ライン１００は、ワークＷの搬入、搬出を行う搬送装置１０４を備える。搬送装置１０４は、各加工装置１０１～１０３及び歯車測定機１のそれぞれに配置しても良いし、複数の加工装置１０１～１０３及び歯車測定機１に跨って配置しても良い。搬送装置１０４は、例えば、シリアルロボット型搬送装置、ローダ型搬送装置、無人搬送車（ＡＧＶ）などを適用できる。
　２．歯車測定機１の構成
　図２に示すように、歯車測定機１は、ベッド１０、測定装置取付部２０、測定装置３０、移動機構４０、ワーク保持装置５０、カバー６０、測定結果送信部７０を備える。また、歯車測定機１の近傍には、歯車測定機１へのワークＷの搬入と搬出を行う搬送装置１０４が設けられている。歯車測定機１の種類は限定されず、プローブを鉛直方向に移動させて測定する立形測定機や、プローブを水平方向に移動させて測定する横形測定機とすることができ、本実施形態では、後述するように立形測定機を採用している。歯車測定機１において、ラインＬに平行な前後方向をＸ、鉛直方向をＺ、Ｘ方向とＺ方向に直交する幅方向をＹとする。
２－１．ベッド１０
　ベッド１０は歯車測定機１の基部を構成するものであって、上面１１は略平面状となっており、下部に複数の脚部１２を備える。ベッド１０の形態は限定されないが、本実施形態では、板金を組み合わせて構成され、中空となっている。なお、ベッド１０の中空部に充填物が充填されていてもよい。ベッド１０において、歯車測定機１と隣り合う加工装置１０３側の領域には上面１１が凹んだ凹部１３が形成されており、後述するワーク保持装置５０が設けられている。
２－２．測定装置取付部２０
　測定装置取付部２０は、ベッド１０の上面１１に設けられている。なお、測定装置取付部２０はスライダーともいう。測定装置取付部２０は後述する移動機構４０を構成する一対のガイドレール４１を介してベッド１０の上面１１にガイドレール４１の延在方向（本実施形態ではラインＬに平行な方向）に往復移動可能となっている。
　測定装置取付部２０の形状の決定方法は限定されないが、本実施形態では、測定装置取付部２０において変動する要素に基づいて測定装置取付部２０を応力解析した結果に基づいてトポロジー最適化処理を行って得られた最適化形状に基づいて決定した。測定装置取付部２０において変動する要素は限定されず、測定装置取付部２０に取り付けられる測定装置３０の温度変化や、測定装置３０におけるプローブの位置状態に応じて変動する測定装置取付部２０にかかる荷重の位置などを例示できる。本実施形態では測定装置取付部２０において変動する要素として、測定装置３０の温度変化を採用し、応力解析とトポロジー最適化処理を行って最適化形状を算出し、当該最適化形状に基づいて、図７～９に示す測定装置取付部２０の形状を決定した。これらにより、工場内部の室温が変化しても測定精度が確保できる機械構成（構造）となっている。
　図７～９に示すように、測定装置取付部２０は、ガイドレール４１に接続される一対の基部２１と、一対の基部２１にそれぞれ鉛直方向Ｚに立設された複数の横側リブ２２を備える。幅方向Ｙに対向する横側リブ２２の間には、幅方向Ｙ及び鉛直方向Ｚに広がる第１中央リブ２３、第２中央リブ２４が設けられている。第１中央リブ２３は歯車測定機１と隣り合う加工装置１０３側（正面側）に位置し、第２中央リブ２４は反対側に位置する。第１中央リブ２３及び第２中央リブ２４の鉛直方向下端には、幅方向Ｙ及び前後方向Ｘに広がる平面部２５が設けられている。第１中央リブ２３における歯車測定機１と隣り合う加工装置１０３側（正面側）の面には、後述する測定装置３０が固定される。第２中央リブ２４の背面側には平面部２５から鉛直方向Ｚに立設されて前後方向Ｘに延在する背面リブ２７が接続されている。
　図９に示すように、平面部２５における歯車測定機１と隣り合う加工装置１０３側（正面側）の端部２５１は複数の円弧が連続して波状に湾曲しているとともに、該端部２５１よりも内側（背面側）の位置に端部２５１の形状に沿う部分を有する第１貫通孔２６１を有している。また、平面部２５は、第１貫通孔２６１の背面側の位置に第２貫通孔２６２を有している。なお、第１中央リブ２３の一部は、鉛直方向Ｚ上方から見て第１貫通孔２６１と重なっている。
２－３．測定装置３０
　図４に示すように、測定装置３０は、プローブ３１、プローブ保持部３２、第１スライドベース３３、第１案内部３４、第２スライドベース３５、第２案内部３６を備える。第１案内部３４は幅方向Ｙに延在し、第１スライドベース３３は第１案内部３４に設けられて幅方向Ｙに移動可能に構成されている。第２案内部３６は、第１スライドベース３３に設けられるとともに鉛直方向Ｚに延在する。第２スライドベース３５は、第２案内部３６に設けられて鉛直方向Ｚに移動可能に構成されている。プローブ３１は略棒状をなしており、プローブ保持部３２に保持される。プローブ保持部３２は第２スライドベース３５に設けられる。
　第１案内部３４及び第２案内部３６の駆動は図示しない駆動装置により行われ、第１案内部３４及び第２案内部３６の駆動により、プローブ３１の幅方向Ｙ及び鉛直方向Ｚの位置決めがなされる。なお、前後方向Ｘの位置決めは、後述する移動機構４０により行われる。プローブ３１には位置決め後のプローブ３１の変位を検出する変位検出装置（図示せず）が接続されている。そして、測定装置３０は、プローブ３１を前後方向Ｘ、幅方向Ｙ又は鉛直方向ＺからワークＷ（歯車）の歯溝などに接触させることにより、ワークＷのOBD(Over Ball(Pin) Diameter）やBBD(Between Ball Diameter）などを測定する。
２－４．移動機構４０
　移動機構４０は、測定装置取付部２０を、図２に示す退避位置Ｐ１と図３に示す測定位置Ｐ２との間を往復移動するように構成されている。移動機構４０は、図４に示すベッド１０の上面１１に設けられた一対のガイドレール４１と、駆動装置４２とを含む。一対のガイドレール４１はベッド１０の上面１１に設けられて前後方向Ｘに延在している。測定装置取付部２０は一対のガイドレール４１に沿って、前後方向Ｘに移動可能となっている。
　図３に示すように、測定位置Ｐ２は、測定装置取付部２０が後述するワーク保持装置５０に近接する位置である。測定装置取付部２０が測定位置Ｐ２にあるとき、測定装置３０によりワークＷの測定を行う。図２に示すように、退避位置Ｐ１は、測定装置取付部２０がワーク保持装置５０から離間する位置である。測定装置取付部２０が退避位置Ｐ１にあるとき、ワーク保持装置５０の鉛直方向上方の領域Ｒから測定装置取付部２０が退避するため、領域Ｒにおいて搬送装置１０４によりワークＷの搬入及び搬出を行う際に搬送装置１０４と測定装置３０とが干渉することが防止される。
２－５．ワーク保持装置５０
　ワーク保持装置５０は、ワークＷを保持するワーク保持部５１と、ワーク保持部５１を任意の回転角の位置に回転させる回転機構５２とを含む。本実施形態では、図１０に示すように、ワーク保持部５１は鉛直方向に突出した複数の係合部５１１を有し、該係合部５１１を外歯車を構成するワークＷの内側円筒面に径方向外方に押し当てることによりワークＷを保持する。複数の係合部５１１の内側には、回転軸５０ａを軸心とする円柱状空間５１２が形成されている。ワーク保持部５１は回転機構５２に備えられた回転テーブル５２１に固定されている。回転機構５２は、円盤状の回転テーブル５２１を回転駆動することによりワーク保持部５１を任意の回転角の位置に回転させる。
　ワーク保持装置５０は、ワーク保持装置５０の校正を行う際に、図１０に示す基準ブロック５３を用いる。基準ブロック５３は略円筒状をなしており、図１０に示すように、ワーク保持部５１の円柱状空間５１２に挿入した状態で固定ねじ５２２を介して回転テーブル５２１に取り付け可能となっている。基準ブロック５３の内周面の中心軸は、回転テーブル５２１の回転軸と同軸上に位置する。ワーク保持装置５０の校正を行う際には、円柱状空間５１２を介して基準ブロック５３を回転テーブル５２１に取り付けて基準ブロック５３の上端の開口部５３１の内周面をプローブ３１で測定することで回転テーブル５２１の回転中心の校正を行うことができる。
２－６．カバー６０
　図４、図５及び図６に示すように、カバー６０は、ベッド１０、測定装置取付部２０、測定装置３０、移動機構４０及びワーク保持装置５０を一括して覆う。カバー６０は、床面に立設されて、上記構成１０～５０の周囲を囲む正面壁部６１、背面壁部６２、右側面壁部６３、左側面壁部６４と各壁部６１～６４の上端に設けられて上方を覆う天井部６５を含む。また、図５及び図６に示すように、正面壁部６１には開閉部６６が設けられている。開閉部６６の構成は限定されないが、本実施形態では、右側扉６６ａと左側扉６６ｂとが左右に移動（スライド）して開閉する構成としている。なお、ワーク保持装置５０の上方からワークＷの搬入出を行う場合には、開閉部６６は、正面壁部６１に代えて、天井部６５に設けると良い。
　開閉部６６は、図２に示すようにワークＷをワーク保持装置５０へ取り付ける際及びワーク保持装置５０から取り外す際に開放し、ワーク保持装置５０に取り付けられたワークＷを測定装置３０により測定する際に閉塞するように構成されている。なお、開閉部６６の開閉動作は、図示しない駆動機構により行われる。
２－７．測定結果送信部７０
　図１に示す測定結果送信部７０は、測定装置３０による測定結果を、歯車測定機１における図示しない表示画面に表示したり、図示しない管理装置に送信したりする。さらに、測定結果送信部７０は、測定装置３０による測定結果を、加工ライン１００に含まれる少なくとも一つの加工装置１０１～１０３に送信する。測定結果を受信した加工装置１０１～１０３は、当該測定結果に応じて、加工装置１０１～１０３における加工条件の調整を行うことができる。
３．作用効果
　本実施態様の歯車測定機１によれば、測定装置取付部２０は、ワークＷの取り付け及び取り外しの際には退避位置Ｐ１に位置し、ワーク保持装置５０に保持されたワークＷの測定の際には測定位置Ｐ２に位置するため、加工ラインＬに設けられたワークＷの取り付け及び取り外しのための搬送装置１０４などが測定装置３０と干渉することが防止される。これにより、加工ラインＬ内においてワークＷの取り付け及び取り外しの自動化を図ることができる。また、ベッド１０、測定装置３０、測定装置取付部２０、移動機構４０及びワーク保持装置５０を一括して覆うカバー６０を備え、カバー６０にはワークＷの取り付け及び取り外しの際に開放し、測定時には閉塞する開閉部６６が設けられていることにより、加工ラインＬで発生する粉塵やオイルミストが歯車測定機１内に侵入することが抑制され、測定精度の低下を防止できる。
　また、本実施形態１では、プローブ３１は、測定装置取付部２０が測定位置Ｐ２に位置するときにワークＷの鉛直方向Ｚ上方からワークＷに向けて鉛直方向下方に移動することにより、ワークＷに接触するように構成されている。これにより、歯車測定機１はいわゆる立形測定機であるため、プローブを水平方向に移動させて測定する横形測定機である場合に比べて、高い測定精度が得られやすい。また、横形測定機はプローブが重力の影響を受けて傾くため、特に前後端または左右端において精度が悪くなるが、立形測定機は重力の影響を受けにくいいため、横形測定機に比べて精度が良い。
　また、本実施形態１では、移動機構４０は、ベッド１０の上面に設けられた一対のガイドレール４１と、該一対のガイドレール４１上に載置された測定装置取付部２０を一対のガイドレール４１に沿って退避位置Ｐ１と測定位置Ｐ２との間を往復移動させる駆動装置４２とを含む。これにより、測定装置取付部２０を退避位置Ｐ１と測定位置Ｐ２との間の往復移動を安定して行うことができる。
　また、本実施形態１では、ベッド１０は、測定装置取付部２０が測定位置Ｐ２に位置するときのプローブ３１の鉛直方向Ｚ下方の位置に、ベッド１０の上面１１から鉛直方向Ｚ下方に凹んだ凹部１３を有している。そして、ワーク保持装置５０は、凹部１３に設けられているとともに、保持したワークＷを鉛直方向Ｚを軸として回転させる回転機構５２を有している。これにより、測定装置取付部２０を退避位置Ｐ１に移動させるだけで、搬送装置１０４によるワークＷのワーク保持装置５０への取り付けと取り外しの際に搬送装置１０４と測定装置３０とが干渉しないようにでき、容易に退避位置Ｐ１と測定位置Ｐ２との切り替えが容易となる。
　また、本実施形態１では、凹部１３は、測定装置取付部２０が測定位置Ｐ２に位置するときのプローブ３１の鉛直方向Ｚ下方の位置であって、一対のガイドレール４１の間の位置に位置している。これにより、一対のガイドレール４１及び測定装置取付部２０を介して測定装置３０が十分に支持された状態で、プローブ３１をワークＷの鉛直方向Ｚ上方に位置させることができ、測定精度を向上させることができる。
　また、本実施形態１では、測定装置取付部２０において変動する要素に基づいて測定装置取付部２０を応力解析している。そして、応力解析の結果に基づいてトポロジー最適化処理を行っている。測定装置取付部２０は、トポロジー最適化処理で得られた最適化形状に基づいて決定された形状を有している。これにより、変動する要素を有する測定装置取付部２０の形状をより高精度に最適化することができる。例えば、変動する要素として歯車測定機１が設置された工場内部の室温の変化があげられるが、測定装置取付部２０の形状が上記最適化形状に基づいて決定された形状を有していることにより、当該工場内部の室温が変化しても歯車測定機１による測定精度を確保することができる。
　また、本実施形態１では、測定装置取付部２０は、測定装置３０が取り付けられる部位（第１中央リブ２３）の鉛直方向Ｚ下方に位置する平面部２５の正面側（ワーク保持装置５０側）の端部２５１は複数の円弧が連続して波状に湾曲しているとともに、該端部２５１よりも内側の位置に端部２５１の形状に沿う部分を有する貫通孔２６１を有している。これにより、測定装置取付部２０の剛性を担保しつつ軽量化が図れている。
　また、本実施形態１では、ワーク保持装置５０は、ワークＷの回転軸上に鉛直方向上方に開口した円柱状空間５１２を有しており、円柱状空間５１２には、ワーク保持装置５０におけるワークＷの回転軸５０ａの位置校正を行うための基準ブロック５３が配設可能に構成されている。そして、基準ブロック５３は円柱状空間５１２に挿入されるとともにワーク保持装置５０に備えられた回転部である回転テーブル５２１に固定される円筒部材からなり、ワークＷの回転軸５０ａの位置校正をする際には、プローブ３１は基準ブロック５３の内周面に接触させるように構成されている。これにより、ワークＷの回転軸５０ａの位置校正を高精度に行うことができる。
　そして、当該基準ブロック５３による回転軸５０ａの位置校正を随時行うことで、温度変化の生じやすい加工ライン１００であっても、回転軸５０ａの位置を維持することができ、測定装置３０の測定精度を維持することができる。
　また、本実施形態１では、測定装置３０による測定結果を、加工ライン１００に含まれる少なくとも一つの加工装置１０１～１０３に送信する測定結果送信部７０を有している。これにより、測定装置３０による測定結果を加工装置１０１～１０３にフィードバックすることができ、加工装置１０１～１０３による加工精度の向上を図ることができる。
　なお、本実施形態では、ワーク保持装置５０として、心押し台を構成する機構を適用することで、シャフト形状のワークＷに形成された歯車の測定を行うこともできる。
　以上のごとく、上記一態様によれば、加工ラインに設けられ、ワークの着脱を自動化できるとともに測定精度を向上することができる歯車測定機を提供することができる。

Claims (9)

  1. 　ワークに歯車加工を施すための加工ライン内に設けられる歯車測定機であって、
    　上記ワークを着脱可能に保持するワーク保持装置と、
    　上記ワークに接触させたプローブの変位を検出して上記ワークを測定する測定装置と、
    　上記測定装置が取り付けられた測定装置取付部と、
    　上記測定装置取付部を支持するベッドと、
    　上記ワーク保持装置、上記測定装置、上記測定装置取付部及び上記ベッドを一括して覆うカバーと、を備え、
    　上記カバーは、上記ワークを上記ワーク保持装置へ取り付ける際及び上記ワーク保持装置から取り外す際に開放し、上記ワーク保持装置に取り付けられた上記ワークを上記測定装置により測定する際に閉塞するように構成された開閉部を有しており、
    　上記ベッドには、上記測定装置取付部を、上記ワーク保持装置から離間した退避位置と、上記ワーク保持装置に近接した測定位置との間を往復させる移動機構を有しており、
    　上記移動機構は、上記ワークを上記ワーク保持装置に保持させる際に上記測定装置取付部を上記退避位置に移動させ、上記ワーク保持装置に保持された上記ワークを測定する際に上記測定装置取付部を上記測定位置に移動させるように構成されている、歯車測定機。
  2. 　上記プローブは、上記測定装置取付部が上記測定位置に位置するときに上記ワークの鉛直方向上方から上記ワークに向けて鉛直方向下方に移動することにより、上記ワークに接触するように構成されている、請求項１に記載の歯車測定機。
  3. 　上記移動機構は、上記ベッドの上面に設けられた一対のガイドレールと、該一対のガイドレール上に載置された上記測定装置取付部を上記一対のガイドレールに沿って上記測定位置と上記退避位置との間を往復移動させる駆動装置とを含む、請求項１又は２に記載の歯車測定機。
  4. 　上記ベッドは、上記測定装置取付部が上記測定位置に位置するときの上記プローブの鉛直方向下方の位置に、上記ベッドの上面から鉛直方向下方に凹んだ凹部を有しており、
    　上記ワーク保持装置は、上記凹部に設けられているとともに、保持した上記ワークを鉛直方向を軸として回転させる回転機構を有している、請求項１又は２に記載の歯車測定機。
  5. 　上記ベッドは、上記測定装置取付部が上記測定位置に位置するときの上記プローブの鉛直方向下方の位置であって、上記一対のガイドレールの間の位置に、上記ベッドの上面から鉛直方向下方に凹んだ凹部を有しており、
    　上記ワーク保持装置は、上記凹部に設けられているとともに、保持した上記ワークを鉛直方向を軸として回転させる回転機構を有している、請求項３に記載の歯車測定機。
  6. 　上記測定装置取付部は、上記測定装置取付部において変動する要素に基づいて上記測定装置取付部を応力解析した結果に基づいてトポロジー最適化処理を行って得られた最適化形状に基づいて決定された形状を有している、請求項１又は２に記載の歯車測定機。
  7. 　上記測定装置取付部は、上記測定装置が取り付けられる部位の鉛直方向下方に位置する平面部における上記ワーク保持装置側の端部は複数の円弧が連続して波状に湾曲しているとともに、該端部よりも内側の位置に上記端部の形状に沿う部分を有する貫通孔を有している、請求項５に記載の歯車測定機。
  8. 　上記ワーク保持装置は、上記ワークの回転軸上に鉛直方向上方に開口した円柱状空間を有しており、
    　上記円柱状空間には、上記ワーク保持装置における上記ワークの回転軸の位置校正を行うための基準ブロックが配設可能に構成されており、
    　上記基準ブロックは、上記円柱状空間に挿入されるとともに上記ワーク保持装置に備えられた回転部に固定される円筒部材からなり、上記ワークの回転軸の上記位置校正をする際には、上記プローブは上記円筒部材の内周面に接触させるように構成されている、請求項１又は２に記載の歯車測定機。
  9. 　上記測定装置による測定結果を、上記加工ラインに含まれる少なくとも一つの加工装置に送信する測定結果送信部を有している、請求項１又は２に記載の歯車測定機。
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