JP3428093B2 - 芯ぶれ測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、各種電子機器に使用
されるＶプーリなどの回転体の芯ぶれを測定する芯ぶれ
測定装置に係わり、特に芯ぶれと金型衝合誤差によって
発生する段差とを正確に測定できるようにしたものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】テープレコーダの回転伝達系などに使用
されている円周面にＶ字溝が形成されたＶプーリなどは
一般に射出成形品が使用される場合が多い。射出成形に
よってＶプーリを形成する場合、一対の金型を使用して
成形されるものであるから、金型の衝合状態に僅かの狂
いが生じると成形品の芯ぶれや面ぶれが発生する。 【０００３】芯ぶれは成形されたＶプーリの中心（軸
芯）が設計値から外れているときに発生するもので、芯
ぶれなどが許容範囲（通常±１０μｍ程度の範囲）にな
いときは不良品となる。良品として製造するためには芯
ぶれが許容範囲内に入るように金型を補正（微調整）し
なければならない。このような金型調整に先だって行な
われるのが芯ぶれ測定である。 【０００４】図９は従来の芯ぶれ測定装置１０の一例を
示す。１２は測定用基台であり、これの上面には測定台
１４が載置され、測定台１４の上面にはシャフト挿入孔
１７が穿設されたシャフト取り付け台１６が固定されて
いる。 【０００５】一方、２０は被測定用回転体であって、こ
の例ではその外周面にＶ字状の溝２１が形成されたＶプ
ーリを例示する。芯ぶれを測定するときにはＶプーリ２
０にシャフト２２を貫通させ、このシャフト２２を図の
ようにシャフト取り付け台１６に嵌挿固定する。 【０００６】この状態でＶ字溝２１の底部ｐに検出子２
４の先端部２５を軽く当接させ（図１０参照）、当接さ
せた状態でＶプーリ２０を回転させる。検出子２４とし
ては電気マイクロメータ用プローブなどが使用される。 【０００７】Ｖプーリ２０に芯ぶれがあると、図１０に
示すように軸心ｑ−ｑ′からの半径ＲがＶプーリ２０の
回転位置によって矢印ａのように変動するから、この微
小変位分が検出子２４によって検出される。検出子２４
で検出された検出データ（測定データ）を基にその良否
が判定される。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】算出された測定データ
を横軸を円周方向の角度として表すと図１１のようにな
り、回転角度を展開しないでそのまま表すと図１２のよ
うになる。図１１あるいは図１２を参照して金型衝合に
よって発生する段差や芯ぶれの各補正量を勘と経験則に
よって求め、その補正量に基づいて金型（具体的にはス
ライドコア）の衝合位置や、Ｖプーリ２０の軸孔を形成
するためのコアピン（図示はしない）の植立位置を補正
している。コアピンの植立位置を補正（修正）するには
入れ子（図示はしない）を作り直せばよい。 【０００９】そのため、段差や芯ぶれの補正量は図１１
あるいは図１２のグラフから求めるだけであるから、段
差を含む芯ぶれを正確に補正することが困難となり、数
回の補正を行なって始めて所期の通りの補正が可能にな
る。そのため、補正精度が悪く、補正時間もかかる欠点
がある。 【００１０】そこで、この発明はこのような従来の課題
を解決したものであって、高い補正精度と補正時間の短
縮を図れる芯ぶれ測定装置を提案するものである。 【００１１】 【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、この発明においては、金型によって成形された被測
定用回転体の芯ぶれ測定装置において、上記被測定用回
転体に当接し、上記被測定用回転体の回転位置による変
動を検出する検出手段と、上記被測定用回転体の円周方
向に対し、ｍ個の測定ポイントを設定し、上記検出手段
で得た各測定ポイントでの測定データのうち、近接する
測定ポイント間で測定データの差が大きい測定データ位
置を抽出して、段差のある位置を求めることで衝合端面
を検出し、この衝合端面の段差の大きさから金型の衝合
位置における段差補正量を求めると共に、上記ｍ個の測
定データのうち上記衝合端面を基準軸としてこれよりｎ
°ごとの測定データから（（３６０°／ｎ°）＋２）角
形の重心を算出し、算出された重心を基準にして芯ぶれ
補正量を求める計算手段と、上記計算した結果を表示す
る表示手段とを有することを特徴とするものである。 【００１２】 【作用】図１に示す処理プログラムが起動されると、Ｖ
プーリ２０の円周上のまず仮の基準点Ｓから円周を一周
したトータルｍポイント（ｍ＝３６０）までの測定デー
タが求められ、これらｍポイントの測定データから近接
する測定データのうち差の大きい測定データを抽出して
段差を求め、これより段差補正量が算出される（ステッ
プ８１，８２）。 【００１３】段差の位置が決定されると、決定された段
差の位置を基準軸として設定し、新たな基準点ｔからｎ
°（ｎ＝３０）ごとの測定データが抽出されて、（（３
６０°／ｎ°）＋２）角形の重心Ｇが算出される（ステ
ップ８３〜８５）。３０°ごとに測定データを抽出する
ときは全体で１２角形の重心Ｇ（ｘG，ｙG）を求めるこ
とになる。 【００１４】金型成形は通常偏芯している場合が多いの
で、算出された重心Ｇの位置に対してさらに±Δｘ、±
Δｙの各補正値を与えて新たな重心Ｇ′（ｘG′，ｙ
G′）が算出される（ステップ８６）。この補正値を与
えることによって、トータル４つの新たな重心Ｇ′が求
められるが、これらの重心Ｇ′が描くと思われる曲線と
芯ぶれがゼロの曲線Ｌｂとのｘ軸およびｙ軸方向におけ
る差が最小となる重心Ｇ′が、測定データによって算出
された最終的な重心ＧOとして使用される。算出された
この重心ＧOと真の軸芯との差（ΔｘG、ΔｙG）が芯ぶ
れ補正量となる（ステップ８７，８８）。 【００１５】段差補正量に基づいて金型の衝合位置が補
正され、芯ぶれ補正量に基づいてコアピン用の入れ子を
新作したり、スライドコアの移動を行った後に再成形さ
れるので、補正結果は正確である。 【００１６】 【実施例】続いて、この発明に係る芯ぶれ測定装置につ
いて、上述したＶプーリの芯ぶれ測定に適用した場合に
つき、図面を参照して詳細に説明する。 【００１７】この発明の芯ぶれ測定装置は、芯ぶれを補
正するにあたっては芯ぶれを正確に測定する必要がある
ので、芯ぶれ測定にあっては面ぶれによる影響がでない
ように工夫されている。 【００１８】最初にこの面ぶれから説明する。射出成形
によってＶプーリを成形する場合には、上述したように
金型の衝合状態によっては芯ぶれの他に面ぶれなども発
生する場合がある。面ぶれを持ったＶプーリ２０を図９
に示す芯ぶれ測定装置１で測定すると、面ぶれが芯ぶれ
測定に影響を及ぼす。 【００１９】例えば、成形品に面ぶれがあり、これが図
１３のような基準の軸芯ｑ−ｑ′に対して角度θだけ軸
芯が傾いて成形されているときには、Ｖプーリ２０のあ
る回転位置では図１３のように検出子２４の先端部２５
がＶ字溝２１の底部ｐから外れた状態でＶ字溝２１に当
接する。 【００２０】底部ｐからΔｐだけ離れて検出子２４が当
接すると、これはあたかもΔｐだけ芯ぶれが発生してい
ることと同じに計測されてしまう。したがって面ぶれが
あると、これが芯ぶれ測定に影響を及ぼし、芯ぶれを正
確に測定できない。これは、シャフト２２をシャフト取
り付け台１６に固定した状態で測定するからに他ならな
い。 【００２１】図３に示す芯ぶれ測定装置１はこの面ぶれ
による影響を回避できる測定装置である。 【００２２】図３はこの発明に係る芯ぶれ測定装置１の
一例を示す平面図であって、その上面図を示す図４およ
び一部が断面された側面図を示す図５をそれぞれ参照し
て説明すると、この芯ぶれ測定装置１はその構成部品は
何れも真鍮などの鋼材が使用されている。 【００２３】芯ぶれ測定装置１は所定の距離を隔てて互
いに対向するように配置された一対の方形状基台（テー
ブル）３０，３１を有し、これらの各上面の中央部には
基台対向方向に平行な断面角状のレール３２，３３がそ
れぞれ押え板３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂとネジな
どの周知手段（図示はしない）を使用して取り付け固定
される（図３参照）。 【００２４】レール３２，３３にはこれをガイドとして
スライドするスライダ３４，３５が取り付けられる。ス
ライダ３４，３５は図５にも示すようにその断面が逆Ｕ
字状の駒形であって、レール３２，３３とスライダ３
４，３５との間の摩擦係数は非常に小さくなるように設
計されており、スライダ３４，３５に僅かな力が加わっ
てもその加圧方向（図では左右方向）にスライダ３４，
３５がスライドするようになっている。 【００２５】スライダ３４，３５の上面には補助部材３
６，３７が取り付けられ、この補助部材３６，３７の互
いの対向側面には図５に示すようなＶ字溝が切られた軸
受け３８，３９が取り付けられる。この軸受け３８，３
９間には図３に示すような被測定用回転体であるＶプー
リ２０に挿通されたシャフト２２が差し渡される。シャ
フト２２にはさらにＶプーリ２０を回転駆動するための
補助プーリ４４が挿通されている。 【００２６】図３にも示すように一方の基台３０には駆
動モータ４０が固定されると共に、その回転軸４１には
軸プーリ４２が取り付けられ、この軸プーリ４２と補助
プーリ４４との間にはベルト４７が取り付けられ、これ
によって芯ぶれ測定中所定速度でＶプーリ２０が回転駆
動されるようになっている。 【００２７】後述するようにＶプーリ２０の測定ポイン
トが多数あるときはＶプーリ２０の回転速度を遅くする
必要があるので、補助プーリ４４としてはその径が大き
い方が好ましい。 【００２８】一対の基台３０と３１との対向距離を一定
にするため両者は保持板４６によって連結されている。
芯ぶれ測定装置１の大きさは被測定部材の大きさに応じ
て定められる。 【００２９】さて、このように構成された芯ぶれ測定装
置１にあって、被測定部材であるＶプーリ２０には所定
長のシャフト２２が取り付けられ、このシャフト２２が
図３のように軸受け３８，３９間に差し渡される。補助
プーリ４４には駆動モータ４０から回転力が伝達され
る。 【００３０】Ｖプーリ２０のＶ字溝２１には図９に示す
ような検出子２４の先端部２５が当接され、Ｖプーリ２
０を所定速度で回転させることによってＶプーリ２０の
芯ぶれが測定される。この芯ぶれ測定中にＶプーリ２０
に面ぶれがあったときには従来と同じく検出子２４の先
端部２５はＶ字溝２１の底部ｐから離れるように作用す
る。 【００３１】Ｖ字溝２１の底部ｐから検出子２４の先端
部２５が離れると、そのときＶ字溝２１に加わる検出子
２４からの負荷（押圧力）のうちシャフト２２と平行な
分力によって、その分力の向きにシャフト２２が移動し
ようとする。シャフト２２が載置された軸受け３８，３
９はベルト４７が補助プーリ４４を下方に引っぱる力に
より軸方向には略一体となり、シャフト２２に対する分
力がスライダ３４，３５に伝達される。スライダ３４，
３５は軸方向にフリーなため、このスライダ３４，３５
は分力と同じ方向に、分力がゼロになるまでスライドす
る。 【００３２】このスライド動作によって検出子２４の先
端部２５はＶ字溝２１の底部ｐに向い、底部ｐに到達し
たときが分力がゼロとなる位置であり、これで面ぶれが
ゼロとなる。したがって面ぶれがあったとしても検出子
２４の先端部２５は常にＶ字溝２１の底部ｐに位置する
ことになり、面ぶれによる芯ぶれ測定への影響は皆無と
なる。 【００３３】スライダ３４，３５は左右何れの方向にも
スライドできるので、Ｖプーリ２０の面ぶれがどのよう
なものであっても面ぶれがゼロとなるように自動補正す
ることができ、面ぶれによる影響力を回避できる。 【００３４】続いて、この発明に係る芯ぶれ測定の具体
例について説明する。射出成形によってＶプーリ２０を
つくる場合には上述したように通常一対の金型が使用さ
れる。図６のように一対の金型（実際にはスライドコ
ア）５０，５１にはそれぞれＶプーリ２０用のキャビテ
ィー５０ａ、５１ａが形成され、それぞれが図のように
衝合される。完全な衝合状態であるときは両金型５０，
５１間での段差５４（図７）は発生しない。 【００３５】しかし、ほとんどの場合段差５４がゼロ
（ΔＬ＝０）の状態で金型５０，５１を衝合させること
はできないので、必ず図７のように段差５４をもった状
態で成形される。この段差５４によっても芯ぶれが発生
する。したがって段差５４をできるだけ小さくした状態
で、なおかつ芯ぶれが小さくなるようにコアピン５５
（Ｖプーリ２０の軸孔形成用）又はスライドコア５０，
５１の位置が厳密に調整されることになる。 【００３６】芯ぶれの測定にあたっては、この段差を含
めた測定が行なわれる。そのため、最初に得られた測定
データから段差の位置を特定する必要がある。段差は互
いに１８０°対向した２点で発生するものであり、段差
があるときは前後する測定データの差分が大きくなるこ
とを考慮して段差の位置が決定される。 【００３７】どの程度の段差があるかによって金型５
０，５１の衝合補正量が変わってくる。この段差の位置
は正確に算出する必要があることから、Ｖプーリ２０の
外周を数１００点とり、これを測定ポイントとする。本
例では１°ずつの測定ポイントとなるように３６０ポイ
ントが設定されている。測定ポイント数は多い方が正確
に段差の位置を決定できるので、例えば５００ポイント
程度用いることも可能である。 【００３８】Ｖプーリ２０の測定開始点としては例えば
Ｖプーリ２０の周面の一部に形成される成形型番を仮の
点（図１２ｓ点）として定め、この型番を通る軸（Ｏ−
Ｏ′）から芯ぶれの測定を開始する。そのときの測定結
果の一例は図１１と図１２にそれぞれに示した。図１１
は代表的な角度（図では３０°）ごとの測定データを展
開して示したものであり、図１２も芯ぶれがゼロの曲線
Ｌｂを基準にして同じく代表的な測定データを図示した
ものである。曲線Ｌａが芯ぶれ測定曲線であり、これは
図１１と同じである。 【００３９】段差を見つけるために例えば図８Ａのよう
に前後する測定データの差が最初のリミット値（基準
値）を越えるものが抽出され、抽出された測定データの
うちさらにその差が次のリミット値を越えるものが抽出
されるように次第にリミット値が大きくされ、最後に残
った測定データの変化点を段差が発生した衝合端面とす
る。この場合、図８ＡのようにＹ／Ｘの大きい変化点を
段差として選ぶようにしている。同図Ａは同図Ｂのよう
に正規化される。 【００４０】このようにして算出した結果、図１２のよ
うに点ｔとｕが段差のある衝合端面として選ばれると、
このｔ、ｕを結ぶ線ｘ−ｘが基準線（衝合端面）として
使用される。段差５４の大きさΔＬ１，ΔＬ２に対し
（ΔＬ１＋ΔＬ２）／２が金型５０と５１の衝合位置補
正量となる。図１２のような段差であるときには金型５
０をｓ方向に（ΔＬ１＋ΔＬ２）／２だけシフトさせ、
他方の金型５１もｒ方向に同量（＝（ΔＬ１＋ΔＬ２）
／２）だけシフトさせて補正する。具体的にはスライド
コア５０，５１とスライダー（図示はしない）の当接面
をカット若しくは肉盛りすることにより修正される。 【００４１】段差の算出処理と同時に、上述した測定デ
ータを用いて芯ぶれ補正量が算出される。段差を補正し
た後で成形されたＶプーリ２０を用いて芯ぶれを測定す
ることもできるが、本例では前者を例示する。 【００４２】芯ぶれを測定するには例えば図１２のよう
に基準線ｘ−ｘから３０°（＝ｎ°）ごとに対応する測
定データが抽出され、抽出された１２点の測定データに
段差の補正量を加味し、その段差の補正量が加味された
測定データによって決まる重心Ｇ（ｘG，ｙG）が算出さ
れ、この算出重心Ｇと本来の軸中心との差が芯ぶれ補正
量として使用される。ｎ＝３０は一例である。 【００４３】芯ぶれ補正量は上述したコアピン５５に対
する軸芯補正量として使用される。コアピンの補正は入
れ子の再成形によって行なう。 【００４４】さて、図２はこのような補正方法を実現す
るための測定装置１のうち回路系の一例を示すもので、
検出子２４によって検出された測定データはアンプ６１
を経てＡ／Ｄ変換器６２に供給されて所定ビット数のデ
ィジタル信号に変換されると共に、変換された測定デー
タがＣＰＵ６３に供給され、ここに設けられた段差測定
を含む芯ぶれ測定プログラムを使用して段差補正量の算
出、芯ぶれ補正量の算出などが自動的に実行される。 【００４５】ＣＰＵ６３からはドライバ６６を介して駆
動モータ４０に対する回転制御信号が生成される。回転
制御信号によってＶプーリ２０の回転速度などが決ま
る。この回転制御信号に同期して、さらに予め定められ
た測定ポイントでの検出子２４からの測定データの取り
込みタイミングが決定される。 【００４６】６４は測定データを図１１あるいは図１２
のように表示したり、算出結果を表示したりするための
表示部（ＣＲＴや液晶素子など）であり、６５はそれら
のデータをプリントするためのプリンタである。 【００４７】上述した段差補正量や芯ぶれ補正量などは
ＣＰＵ６３に内蔵されたメモリ（ＲＡＭなど）に格納さ
れ、これらは金型補正量としてあるいは金型（補助入れ
子）成形のための補正量として使用される。 【００４８】図１はこの発明に係る段差補正量や芯ぶれ
補正量を算出するための処理手順を示すフローチャート
の一例である。 【００４９】上述した処理プログラムが起動されると、
まず図１２に示す仮の基準点Ｏ−Ｏ′からｍポイント
（ｍ＝３６０）までの測定データが求められ（ステップ
８１）、これらｍポイントの測定データから段差の判定
処理と段差補正量が算出される（ステップ８２）。 【００５０】段差の位置が決定されると、決定された段
差の位置を基準軸として設定し（ステップ８３）、新た
な基準点ｔからｎ°（ｎ＝３０）ごとの測定データが抽
出されて（ステップ８４）、（（３６０°／ｎ°）＋
２）角形の重心Ｇが算出される（ステップ８５）。３０
°ごとに測定データを抽出するときは全体で１２角形の
重心Ｇ（ｘG，ｙG）を求めることになる。多角形の重心
Ｇは周知の数学的手法で算出される。 【００５１】金型成形は通常偏芯している場合が多いの
で、算出された重心Ｇの位置に対してさらに±Δｘ、±
Δｙの各補正値を与えて新たな重心Ｇ′（ｘG′，ｙ
G′）が算出される（ステップ８６）。Δｘ，Δｙとし
ては１μｍ程度である。この補正値を与えることによっ
て、トータル４つの新たな重心Ｇ′が求められるが、こ
れらの重心Ｇ′が描くと思われる曲線と芯ぶれがゼロの
曲線Ｌｂとのｘ軸およびｙ軸方向における差が最小とな
る重心Ｇ′が、測定データによって算出された最終的な
重心ＧOとして使用される（ステップ８７）。 【００５２】算出されたこの重心ＧOと真の軸心との差
（ΔｘG、ΔｙG）が芯ぶれ補正量となる（ステップ８
８）。この芯ぶれ補正量にはさらに上述した段差補正量
が加味される。 【００５３】上述した実施例ではこの発明をＶプーリ２
０の芯ぶれ測定に応用したが、被測定用回転体としては
Ｖ字溝のない平プーリを始めとしてテープレコーダなど
に使用されるプーリ以外のものにも適用できることは容
易に理解できる。 【００５４】 【発明の効果】以上のように、この発明に係る芯ぶれ測
定装置では、被測定用回転体に当接し、上記被測定用回
転体の回転位置による変動を検出する検出手段と、上記
被測定用回転体の円周方向に対し、ｍ個の測定ポイント
を設定し、上記検出手段で得た各測定ポイントでの測定
データのうち、近接する測定ポイント間で測定データの
差が大きい測定データ位置を抽出して、段差のある位置
を求めることで衝合端面を検出し、この衝合端面の段差
の大きさから金型の衝合位置における段差補正量を求め
ると共に、上記ｍ個の測定データのうち上記衝合端面を
基準軸としてこれよりｎ°ごとの測定データから（（３
６０°／ｎ°）＋２）角形の重心を算出し、算出された
重心を基準にして芯ぶれ補正量を求める計算手段と、上
記計算した結果を表示する表示手段とを有するものであ
る。 【００５５】これによれば、勘や経験則に頼ることなく
段差を含む芯ぶれを正確に測定して補正量を算出できる
ので、成形精度を格段に向上させることができるなどの
特徴を有する。 【００５６】また、面ぶれがあったとしてもその面ぶれ
がゼロになるように補正された状態で芯ぶれを測定でき
るため、被測定用回転体の芯ぶれを面ぶれに影響される
ことなく補正できる。 【００５７】したがってこの発明は成形精度が比較的厳
しく要求されるテープレコーダのプーリやその他の回転
体の芯ぶれ補正に適用して極めて好適である。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明に係る芯ぶれ補正方法の一例を示すフ
ローチャートの図である。 【図２】この発明を適用した芯ぶれ測定装置の回路系の
一例を示す系統図である。 【図３】芯ぶれ測定装置の一例を示す平面図である。 【図４】図３の上面図である。 【図５】図３の一部を断面した側面図である。 【図６】段差のない衝合状態を示す図である。 【図７】段差のある衝合状態を示す図である。 【図８】段差近傍の測定データ例を示す図である。 【図９】従来の芯ぶれ測定装置の説明図である。 【図１０】芯ぶれ測定を示す図である。 【図１１】芯ぶれ測定データ例を展開して示した図であ
る。 【図１２】芯ぶれ測定データを展開しないで示した図で
ある。 【図１３】面ぶれを含んだ状態の芯ぶれ測定例を示す図
である。 【符号の説明】 １ 芯ぶれ測定装置 ２０ Ｖプーリ ２２ シャフト ３２，３３ レール ３４，３５ スライダ ３８，３９ Ｖ字溝付き軸受け

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−69453（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−105007（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−222115（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−418（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/14 B29C 33/30

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 金型によって成形された被測定用回転体
   の芯ぶれ測定装置において、 上記被測定用回転体に当接し、上記被測定用回転体の回
   転位置による変動を検出する検出手段と、 上記 被測定用回転体の円周方向に対し、ｍ個の測定ポイ
   ントを設定し、上記検出手段で得た各測定ポイントでの
   測定データのうち、近接する測定ポイント間で測定デー
   タの差が大きい測定データ位置を抽出して、段差のある
   位置を求めることで衝合端面を検出し、この衝合端面の
   段差の大きさから金型の衝合位置における段差補正量を
   求めると共に、上 記ｍ個の測定データのうち上記衝合端面を基準軸とし
   てこれよりｎ°ごとの測定データから（（３６０°／ｎ
   °）＋２）角形の重心を算出し、算出された重心を基準
   にして芯ぶれ補正量を求める計算手段と、 上記計算した結果を表示する表示手段と を有する ことを
   特徴とする芯ぶれ測定装置。