説明

寸法測定装置及び寸法測定方法

【課題】被測定物の寸法精度の評価を的確に行うこと。
【解決手段】被測定物2の寸法を測定する寸法測定装置1であって、被測定物2を搬送する搬送手段5と、被測定物2が搬送される搬送領域10,11内の温度を制御する温度制御手段と、搬送領域10,11における測定部6に搬送された被測定物2の寸法を測定する寸法測定手段15と、寸法測定手段による寸法測定時の被測定物2の温度を測定する温度測定手段14とを備え、寸法測定手段15によって測定された被測定物2の寸法は、温度測定手段14によって測定された温度を用いて、予め定められた基準温度における寸法に補正される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、被測定物の寸法を測定する寸法測定装置及び寸法測定方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般的に、被測定物(製品)の測定は工場内にて行われる。被測定物の測定を工場内で行う場合、工場内の温度によって被測定物の温度も変わるため、測定時の工場内温度によって測定値に誤差が生じる(例えば、特許文献1)。
【特許文献1】特開平9−113202号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
このように、被測定物の計測を温度と無関係に行う場合には、被測定物の寸法精度の評価を的確に行うことができない。
【0004】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、被測定物の寸法精度の評価を的確に行うことができる寸法測定装置及び寸法測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、被測定物の寸法を測定する寸法測定装置であって、被測定物を搬送する搬送手段と、被測定物が搬送される搬送領域内の温度を制御する温度制御手段と、前記搬送領域における測定部に搬送された被測定物の寸法を測定する寸法測定手段と、前記寸法測定手段による寸法測定時の被測定物の温度を測定する温度測定手段とを備え、前記寸法測定手段によって測定された被測定物の寸法は、前記温度測定手段によって測定された温度を用いて、予め定められた基準温度における寸法に補正されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、被測定物の寸法は、予め定められた基準温度における寸法に補正され、被測定物の寸法を測定する際の被測定物の温度の影響を受けないため、被測定物の寸法精度の評価を的確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【0008】
図1及び図2を参照して、本発明の実施の形態の寸法測定装置1について説明する。図1は寸法測定装置1の平面図であり、図2は図1を模式的に示した模式図である。
【0009】
寸法測定装置1は、ワーク(被測定物)の寸法を測定すると共に、ワークの寸法精度を評価する装置である。
【0010】
本実施の形態におけるワークは、ベーンポンプにおけるベーンを保持するロータ2a、及びロータ2aが収装されるカムリング2bである。以下では、ロータ2aとカムリング2bの双方を総称する場合にはワーク2と記す。
【0011】
寸法測定装置1は、ワーク2を搬送するコンベア5(搬送手段)と、ワーク2の寸法及び温度を測定する測定部6(6a,6b)と、寸法精度によって仕分けされたワーク2を収容する収容部7とを備える。
【0012】
ワーク2は、寸法測定装置1に投入される前に寸法測定装置1近傍に配置された洗浄機(図示省略)によって温水洗浄され、その後、入口部9からコンベア5に投入される。コンベア5は、温水洗浄されたロータ2aとカムリング2bを、それぞれ別々に測定部6へと搬送するものであり、ロータ2aを搬送する第1コンベア5aと、カムリング2bを搬送する第2コンベア5bとからなる。
【0013】
コンベア5と測定部6は、密閉された空間である搬送領域内に収容されており、その搬送領域は、図2に示すように、入口部9からコンベア5に投入されたワーク2を強制的に冷却するための冷却領域10と、冷却領域10にて冷却されたワーク2の温度をならすためのならし領域11とに区画されている。
【0014】
図1に示すように、第1コンベア5aと第2コンベア5bとは、冷却領域10内では入口部9から端部まで平行に延び、端部にて折り返しならし領域11へと延設される。そして、第1コンベア5aは、ならし領域11では逆端部まで延び、その逆端部にて折り返しロータ2aの測定を行う測定部6aに到達する。また、第2コンベア5bは、ならし領域11では中央付近で折り返すと共に、端部にて再度折り返しカムリング2bの測定を行う測定部6bに到達する。
【0015】
このように、第1コンベア5aと第2コンベア5bは、冷却領域10及びならし領域11内に蛇行して形成される。
【0016】
冷却領域10内は、コンベア5の上流側から下流側へ向けて冷風を送る冷却ファン(図示省略)によって温度制御(温度制御手段)される。具体的には、冷却領域10内の温度は、冷却ファンによって20℃程度に制御される。
【0017】
なお、コンベア5の上流側から下流側へ向けて冷風を送る方法では、ワーク2は上流側では急冷されるが、下流側では冷え難くい。そこで、冷却領域10におけるコンベア5の中流付近に冷却ファンをもう一つ配置し、上流側の冷却ファンからの空気を取り込み、冷風を再度下流側へ向けて送るように構成すれば、効率良くワーク2を冷却することができる。
【0018】
ならし領域11内は、ならし領域11内の空気を吸い込むと共に、温度調整された空気をならし領域11内に吹き出す温度調整ファン(図示省略)によって温度制御(温度制御手段)される。具体的には、ならし領域11内の温度は、温度調整ファンによって22℃程度に制御される。
【0019】
このように、洗浄機によって40〜50℃程度に上昇したワーク2は、冷却領域10を移動中に20℃程度に急冷され、その後、ならし領域11を移動中に22℃程度にならされ安定した状態となる。
【0020】
また、第1コンベア5aと第2コンベア5bが蛇行して形成されることによって、ワーク2は、冷却領域10及びならし領域11内を時間をかけて進行するため、冷却領域10及びならし領域11内にて設定された温度に制御され易い。特に、冷却領域10によるワーク2の急冷によってワーク2の温度に斑が生じた場合、急冷によるワーク2の収縮量が部位によって異なってしまう。しかし、このような場合でも、ワーク2の温度の斑は、ならし領域11を進行中に除々に解消され、測定部6に到達した時点では、ワーク2の温度及び形状は安定したものとなる。
【0021】
コンベア5によって搬送されたロータ2a及びカムリング2bの測定を行う測定部6a及び測定部6bは、ワーク2の温度を測定する温度測定部14(温度測定手段)と、ワーク2の寸法を測定する寸法測定部15(寸法測定手段)とを備える。また、測定部6aには、ロータ2aの寸法精度を評価する際に基準となるロータマスタ16a(基準材)が配置され、測定部6bには、カムリング2bの寸法精度を評価する際に基準となるカムリングマスタ16b(基準材)が配置されている。以下では、ロータマスタ16a及びカムリングマスタ16bを総称する場合、マスタ16と記す。なお、温度測定部14、寸法測定部15、及びマスタ16は、全てならし領域11内に配置されている。
【0022】
温度測定部14では、熱電対等の接触式の温度計を用いてワーク2の温度測定が行われる。
【0023】
寸法測定部15では、測定部位が全てのワーク2において同じとなるように位置決めされた状態で、ワーク2の寸法測定が行われる。本実施の形態では、ロータ2a及びカムリング2bの厚さが測定される。ワーク2の寸法の測定方法については後述する。
【0024】
マスタ16についても、温度と寸法(厚さ)が測定され、その測定された温度と寸法がワーク2の寸法精度を評価する際の基準温度、基準寸法となる。マスタ16は、ワーク2の機種が変更された際には、その機種に対応するマスタに変更されると共に、変更されたマスタの基準温度と基準寸法が測定される。また、同じ機種のワーク2を連続して計測する場合には、所定条件を満たした場合に、マスタ16の基準温度と基準寸法の再測定が行われる。この所定条件としては、前回の測定から所定時間経過した場合や、測定されたワーク2の温度とマスタ16の基準温度との温度差が所定以上となった場合等である。
【0025】
マスタ16の基準温度及び基準寸法を基にワーク2の寸法精度を評価した後は、その評価結果に基づいて、ワーク2はランク別に振り分けられ収容部7に収装される。
【0026】
ワーク2は、測定寸法とマスタ16の基準寸法との寸法差が許容公差内である場合には、その寸法差が一番小さい範囲であるAランクから寸法差が一番大きい範囲であるDランクの計4ランクに分別される。
【0027】
収容部7は、A,B,C,Dランクのワーク2を、それぞれ別個に収容する第1収容部7a,第2収容部7b,第3収容部7c,第4収容部7dと、測定寸法とマスタ16の基準寸法との寸法差が許容公差外である不良品のワーク2を収容する第5収容部7eとを備える。なお、寸法測定部15から収容部7へのワーク2の振り分けは、ワーク2を直接把持するロボットハンド(図示省略)によって自動で行われる。
【0028】
ロータ2a及びカムリング2bは、寸法精度によって振り分けられた後は、組立工程へと搬送され、Aランクのロータ2aとAランクのカムリング2bのように同ランク同士の部品が組み付けられる。同ランク同士のロータ2aとカムリング2bとを組み付けることによって、ロータ2aとカムリング2bとのクリアランスを最適にすることができる。
【0029】
以下では、ワーク2の厚さ寸法の測定方法、及び寸法精度の評価方法について具体的に説明する。なお、ワーク2の寸法測定及び寸法精度の評価は、寸法測定装置1に搭載されたコントローラ18によって自動で行われる。
【0030】
前述したように、マスタ16の基準温度と基準寸法の測定は、定期的に行われる。
【0031】
測定対象であるロータ2a及びカムリング2bは、その軸心が鉛直方向となるように寸法測定部15にセットされる。
【0032】
ロータ2a及びカムリング2bの上面及び下面の各8ポイントに変位計(図示省略)を接触させ、それぞれのポイントにおけるマスタ16の基準寸法に対する変位を計測することによって、ロータ2a及びカムリング2bの厚さの計測が行われる。なお、ロータ2a及びカムリング2bは、測定される8ポイントが毎回同じ部位となるように寸法測定部15に位置決めされる。
【0033】
寸法精度のランク分けは、8ポイントの変位の平均値等を用いて行うことも考え得るが、8ポイントの中で一番厚さの薄い部位を基に行うのが望ましい。これは、ワーク2の厚さがプラス側の許容公差以上の場合には、再研磨によって再加工することが可能であるが、ワーク2の厚さがマイナス側の許容公差以下の場合には廃棄するしかないためであり、厚さの一番の薄い部位を基に判断することによってワーク2の寸法精度をより厳しく判断することができる。
【0034】
ここで、ワーク2の厚さ測定時のワーク2の温度とマスタ16の基準温度とに温度差がある場合には、ワーク2は、その温度差の分だけ伸縮するため、ワーク2の寸法精度を正確に評価することができない。
【0035】
そこで、ワーク2の測定寸法をマスタ16の基準温度における寸法に補正する。ワーク2の伸縮は、ワーク2の線膨張係数、厚さ、及びマスタ16の基準温度との温度差によって決まるため、マスタ16の基準寸法に対するワーク2の変位Sは、以下の(1)式によって補正される。
【0036】
S〔μm〕=S0+(Tm×tm×αm−Tw×tw×αw) ・・・ (1)
0〔μm〕:ワーク2の測定変位
m〔℃〕:マスタ16の温度(基準温度)
m〔μm〕:マスタ16の厚さ(基準寸法)
αm〔1/℃〕:マスタ16の線膨張係数
w〔℃〕:ワーク2の温度
w〔μm〕:ワーク2の厚さ
αw〔1/℃〕ワーク2の線膨張係数
【0037】
(1)を用いることによって、寸法測定部15によって測定されたワーク2の変位S0は、マスタ16の基準温度における補正変位Sに換算される。なお、(1)式においてマスタ16の温度Tmは定期的に測定された値が用いられ常に一定ではないため、変化しないマスタ16の基準温度を定め、その温度を用いてマスタ16の温度Tmを補正するようにしてもよい。
【0038】
算出された補正変位Sは、マスタ16の基準寸法に対する変位、つまり、ワーク2の厚さとマスタ16の基準寸法(厚さ)との寸法差であるため、この補正変位Sの値を基にワーク2の寸法精度のランク分けが行われる。補正変位Sは、ワーク2の温度の影響を受けない値であるため、その補正変位Sを用いて行われる寸法精度の評価、つまり寸法精度のランク分けは正確なものとなる。
【0039】
なお、(1)式において、ワーク2の厚みtwとマスタ16の厚みtm、及びワーク2の線膨張係数αwとマスタ16の線膨張係数αmは、ほぼ同等の値であるため、ワーク2とマスタ16の温度差に起因するワーク2の伸縮量を補正するという目的からも、以下の(2)式のように、ワーク2の測定温度とマスタ16の基準温度の差に基づいて簡易的に補正変位Sを算出するようにしてもよい。
【0040】
S=S0+(Tm−Tw)× tm×αm・・・ (2)
【0041】
以上のようにして、ワーク2の寸法測定及び寸法精度の評価が行われる。
【0042】
また、寸法測定部15にてワーク2における8ポイントの変位を測定する際に、コントローラ18では、ワーク2の平面度、平行度の測定も行われる。
【0043】
平面度については、ワーク2の下面の8ポイントにてワーク2の下平面を規定した上で、ワーク2の上面の8ポイントにて上平面の平面度を測定する。
【0044】
また、平行度については、ワーク2の上面、下面のそれぞれの8ポイントにて上平面、下平面を規定した上で、上平面に対する下平面の平行度、及び下平面に対する上平面の平行度を測定する。
【0045】
なお、以上では、寸法測定部15においてワーク2とマスタ16との寸法差である変位を測定し、その変位を双方の温度差に基づいて補正し、その補正後の変位に基づいてワーク2の寸法精度を評価するようにした。しかし、寸法測定部15においてワーク2の寸法(厚さ)を測定し、その測定寸法をマスタ16の基準温度との温度差に基づいて補正し、その補正測定寸法とマスタ16の基準寸法(厚さ)とを比較することによってワーク2の寸法精度を評価するようにしてもよい。
【0046】
また、ワーク2の測定寸法の補正は、必ずしもマスタ16の基準温度との温度差に基づいて行う必要はなく、予め定められた温度を基準温度として設定し、その基準温度との温度差に基づいて行うようにしてもよい。
【0047】
さらに、ワーク2の寸法精度の評価は、必ずしもマスタ16の基準寸法との寸法差に基づいて行う必要はなく、予め定められた寸法を基準寸法として設定し、その基準寸法との寸法差に基づいて行うようにしてもよい。
【0048】
以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【0049】
ベーンポンプにおいて、ロータ2aとカムリング2bの厚さのクリアランスが大きい場合にはベーンポンプの効率は低下し、また、クリアランスが小さい場合には焼き付きの原因となる。したがって、ロータ2aとカムリング2bには高い寸法精度が要求されるが、ワーク2の寸法は、マスタ16の基準温度における寸法に補正され、ワーク2の温度の影響を受けない値に補正されるため、ワーク2の寸法精度の評価を的確に行うことができる。
【0050】
つまり、本実施の形態では、ワーク2の寸法精度の評価は、マスタ16の基準寸法との差に基づいてA〜Dランクにランク分けされるが、そのランク分けが的確に行われることになる。
【0051】
ランク分けを的確に行うことができることによって、後の組立工程にて同ランク同士の部品を組み付ける際、ロータ2aとカムリング2bのマッチング性が向上し、ベーンポンプの品質が向上する。
【0052】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【0053】
本発明は、ロータ2aとカムリング2bの寸法を測定すると共に、寸法精度を評価する装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【図1】本発明の実施の形態に係る寸法測定装置を示す平面図である。
【図2】同じく寸法測定装置を示した模式図である。
【符号の説明】
【0055】
1 寸法測定装置
2 ワーク
2a ロータ
2b カムリング
5 コンベア
6 測定部
7 収容部
9 入口部
10 冷却領域
11 ならし領域
14 温度測定部
15 寸法測定部
16 マスタ
18 コントローラ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
被測定物の寸法を測定する寸法測定装置であって、
被測定物を搬送する搬送手段と、
被測定物が搬送される搬送領域内の温度を制御する温度制御手段と、
前記搬送領域における測定部に搬送された被測定物の寸法を測定する寸法測定手段と、
前記寸法測定手段による寸法測定時の被測定物の温度を測定する温度測定手段と、を備え、
前記寸法測定手段によって測定された被測定物の寸法は、前記温度測定手段によって測定された温度を用いて、予め定められた基準温度における寸法に補正されることを特徴とする寸法測定装置。
【請求項2】
被測定物は、前記補正された寸法と予め定められた基準寸法との寸法差に基づいて、寸法精度が評価されることを特徴とする請求項1に記載の寸法測定装置。
【請求項3】
前記測定部に配置された基準材をさらに備え、
前記基準温度は、前記基準材の温度を測定することによって設定され、
前記基準寸法は、前記基準材の基準温度測定時に当該基準材の寸法を測定することによって設定されることを特徴とする請求項2に記載の寸法測定装置。
【請求項4】
前記寸法測定手段は、被測定物における前記基準材の基準寸法との寸法差を測定する変位計であり、
当該変位計によって測定された変位は、前記温度測定手段によって測定された温度を用いて、前記基準材の基準温度における変位に補正され、
被測定物は、前記補正された変位に基づいて寸法精度が評価されることを特徴とする請求項3に記載の寸法測定装置。
【請求項5】
前記基準温度及び前記基準寸法の測定は、
前記基準材の測定後の所定時間経過後、又は前記温度測定手段によって測定された被測定物の温度と前記基準温度との温度差が所定以上となった場合に行なわれることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の寸法測定装置。
【請求項6】
前記搬送領域は、
被測定物を強制的に冷却する第1の領域と、
前記第1の領域にて冷却された被測定物の温度をならす第2の領域と、
に区画されることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一つに記載の寸法測定装置。
【請求項7】
被測定物の寸法を測定する寸法測定方法であって、
被測定物が搬送される搬送領域内の温度を制御する温度制御工程と、
前記搬送領域における測定部に搬送された被測定物の寸法を測定する寸法測定工程と、
前記寸法測定工程による寸法測定時の被測定物の温度を測定する温度測定工程と、
前記寸法測定工程によって測定された被測定物の寸法を、前記温度測定工程によって測定された温度を用いて、予め定められた基準温度における寸法に補正する補正工程と、
を備えることを特徴とする寸法測定方法。
【請求項8】
前記補正された寸法と予め定められた基準寸法との寸法差に基づいて、被測定物の寸法精度を評価する評価工程を
さらに備えることを特徴とする請求項7に記載の寸法測定方法。
【請求項9】
前記基準温度は、前記測定部に配置された基準材の温度を測定することによって設定され、
前記基準寸法は、前記基準材の基準温度測定時に当該基準材の寸法を測定することによって設定されることを特徴とする請求項8に記載の寸法測定方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2008−249352(P2008−249352A)
【公開日】平成20年10月16日(2008.10.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−87679(P2007−87679)
【出願日】平成19年3月29日(2007.3.29)
【出願人】(000000929)カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Fターム(参考)】