(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所要の軸心を中心に回転する測定対象としてのワークの外周面に加工されたＲ溝（６３）の表面に当接され、かつ、前記ワークの回転に伴って前記Ｒ溝（６３）の表面に追従するように前記軸心に直交する方向に移動自在に設けられ、前記ワークの回転に伴う当該測定子の移動方向の移動量に基づいて前記軸心に直交する方向の前記Ｒ溝（６３）の変位量を測定するＲ溝測定用の測定子において、
前記移動方向の前端部に設けられ、この移動方向に直交し、この移動方向と前記軸心方向とに直交する細長い直線状の前面（３２ｂ）と、
この前面（３２ｂ）の長手方向に沿い、かつ、前記軸心方向に移動自在に前記前面（３２ｂ）に接して設けられ、前記ワークの回転に伴って前記Ｒ溝（６３）の表面から離脱しないような前記長手方向の長さと前記Ｒ溝（６３）のＲ寸法よりも小さい半径とを有する細長い円柱状のピン（８１）と、
前記前端部の長手方向の両端部に取り付けられ、前記ピン（８１）の両端部を前記軸心方向に移動自在に保持するホルダ（８２，８３）とを備えたことを特徴とするＲ溝測定用の測定子。
【請求項２】
クランクシャフト（Ａ）のワークの両端面に設けられたセンタ穴にセンタ（１２ａ，１３ａ）を挿入して回転自在に支持する支持ユニット（１０）と、
支持ユニット（１０）に支持されたワークをセンタ（１２ａ，１３ａ）の軸心を中心に回転させる回転駆動手段（１４）と、
このワークの回転角度を検出する回転角度センサ（１５）と、
ワークの回転の軸心方向に対して垂直に移動自在な測定子（３２）を有し、回転駆動手段（１４）によるワークの回転に伴って、前記ワークのピン部（６１）又はジャーナル部（６２）の円筒面に加工されたＲ溝（６３）の表面に前記測定子（３２）の前端部を当接させながら追従駆動して動作し、前記回転の軸心方向に直交する方向の変位量を測定する輪郭測定ユニット（３０）と、
前記回転角度センサ（１５）が検出したワークの回転角度、及びこの輪郭測定ユニット（３０）が測定した前記変位量が入力され、所定の回転角度毎の変位量に基づいてＲ溝（６３）の輪郭を演算により求める制御器（５０）とを備えたクランクシャフトのＲ溝測定装置において、
前記輪郭測定ユニット（３０）の測定子（３２）は、当該測定子の移動方向の前端部に設けられ、この移動方向に直交し、この移動方向と前記軸心方向とに直交する細長い直線状の前面（３２ｂ）と、
この前面（３２ｂ）の長手方向に沿い、かつ、前記軸心方向に移動自在に前記前面（３２ｂ）に接して設けられ、前記ワークの回転に伴って前記Ｒ溝（６３）の表面から離脱しないような前記長手方向の長さと前記Ｒ溝（６３）のＲ寸法よりも小さい半径とを有する細長い円柱状のピン（８１）と、
前記前端部の長手方向の両端部に取り付けられ、前記ピン（８１）の両端部を前記回転の軸心方向に移動自在に保持するホルダ（８２，８３）とを備えたことを特徴とするクランクシャフトのＲ溝測定装置。
【請求項３】
請求項２記載のクランクシャフトのＲ溝測定装置において、
前記輪郭測定ユニット（３０）は、前記測定子（３２）を前記回転の軸心方向に直交する方向に前進又は後退させる測定子駆動手段（３６）を備えたことを特徴とするクランクシャフトのＲ溝測定装置。
【請求項４】
請求項２記載のクランクシャフトのＲ溝測定装置において、
前記輪郭測定ユニット（３０）の測定子（３２）の追従駆動は、バランスウェート（３５）の押しつけ力によることを特徴とするクランクシャフトのＲ溝測定装置。
【請求項５】
請求項２記載のクランクシャフトのＲ溝測定装置において、
前記輪郭測定ユニット（３０）の測定子（３２）の追従駆動は、空圧のバランスシリンダ（７６）の押しつけ力によることを特徴とするクランクシャフトのＲ溝測定装置。
【請求項６】
請求項２記載のクランクシャフトのＲ溝測定装置において、
前記制御器（５０）は、Ｒ溝（６３）の輪郭として、少なくとも、ピン部（６１）又はジャーナル部（６２）のＲ溝（６３）の底面の平均直径、真円度、真直度、あるいは、ピン部（６１）のＲ溝（６３）のピン１／２ストローク、偏心量、位相角度のいずれかを求めることを特徴とするクランクシャフトのＲ溝測定装置。
【請求項７】
請求項２記載のクランクシャフトのＲ溝測定装置において、
測定結果を記憶する記憶装置（５８）と、
測定結果を表示する表示器（５７）と、
測定結果をプリントアウトするプリンタ（５９）との内、少なくともいずれか１つを付設すると共に、
前記制御器（５０）は、前記求めた各測定データが予め設定された許容範囲内か否かを判断し、この測定データ及び判断結果等の測定結果を、前記記憶装置（５８）に記憶し、又は前記表示器（５７）に表示し、又は前記プリンタ（５９）に出力することを特徴とするクランクシャフトのＲ溝測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワーク（例えばクランクシャフト）の外周面に機械加工されたＲ溝の偏心量、真円度又は直径等を精度良く測定できるＲ溝測定用の測定子、及びクランクシャフトのＲ溝測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関に用いられるクランクシャフトは、機械加工された後に各寸法が許容範囲以内に入っているかをチェックするために、必要な測定項目を各項目毎の専用測定装置により測定している。このような測定項目の内、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の真円度又は直径を測定する専用測定装置に関しては、従来から様々な技術が提案されている。
【０００３】
例えば、実開平６−５３９１３号公報では、回転するワーク（例えば、クランクシャフト等）の所定の測定位置における加工された軸の外周面に電気マイクロメータの測定子を当接させてこの軸の直径方向の変位量をワークが１°回転する毎に測定し、測定したデータに基づいて半円法によって軸の真円度を算出し、ワークの良否を検査する自動真円度検査装置が開示されている。
【０００４】
また、実開昭５５−６８２５号公報には、測定すべきクランクシャフトの両端を回転自在に支持する支持台と、これら支持台の少なくとも一方に設けられ、上記クランクシャフトの回転角度を測定するエンコーダと、上記クランクシャフトの長手方向及び接離方向に移動でき、かつ移動量をマグネスケールなどの測定手段により測定可能な測定台と、この測定台上に設けられ、クランクシャフトの測定部に当接自在な基準円板と、上記測定部の上方及び基準円板の反対側において測定部へ当接し、測定部の寸法を測定する複数個の測定具とを具備してなるクランクシャフト測定装置が開示されている。この測定装置によって、クランクシャフトの曲がり（ここでは、ジャーナル部の振れ）、ジャーナル部とピン部との各軸間距離のピン半ストローク、各ピン部の基準ピンに対するピン位相、各ピン部及び各ジャーナル部の径、及びその真円度を測定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、図１１に示すように、クランクシャフトＡの中には、ピン部６１又はジャーナル部６２にＲ溝６３を有するものがある。図１２はこのＲ溝部の詳細図を示しており、同図においてピン部６１又はジャーナル部６２の円筒面６４の左右端面近傍にＲ溝６３が加工されている。このＲ溝６３を有するものに対しては、ピン部６１又はジャーナル部６２の直径、真円度又は真直度等の測定と同様に、このＲ溝６３の偏心量、真円度又は直径等を精度良く、しかも短時間で測定することが要求されている。
【０００６】
しかしながら、上記の実開平６−５３９１３号公報及び実開昭５５−６８２５号公報には、このＲ溝６３の偏心量、真円度又は直径等を測定する技術が開示されていない。また、これらの公報に開示されているような、ピン部６１又はジャーナル部６２の円筒面６４の真円度又は直径等を測定する専用測定装置を流用することによって、このＲ溝６３の真円度や直径等を測定する場合もあるが、Ｒ溝６３が端面近傍に加工されており、かつ、そのＲ寸法が小さいので、特殊な専用の測定子を使用しなければならない。このために、測定子の交換作業を必要とし、段取時間がかかるという問題が生じている。さらに、Ｒ溝６３の複数の測定項目に対応して、それぞれ個別に、例えば特殊マイクロメータ等を使用して手作業により測定したり、あるいは上記従来のような他の専用測定装置を流用したりしなければならないので、これらの段取作業に非常に多くの時間がかかっている。この結果、全項目の測定に非常に多くの時間がかかり、測定作業の能率が良くないと言う問題がある。
【０００７】
また、Ｒ溝６３の機械加工時の誤差（加工精度のばらつき等）や、測定時のクランクシャフトＡの固定位置のずれ（例えば、端面のセンタ穴にセンタを挿入して固定する場合のセンタ穴深さのばらつきによるずれ）等が通常発生するので、Ｒ溝６３の軸心方向、すなわちクランクシャフトＡの長手方向の位置ずれが生じる。この位置ずれに対応せずに従来のようなＲ溝６３の底面の輪郭測定が行われた場合には、測定結果の精度が良くないので、この軸心方向の位置ずれを吸収して精度良く測定することが非常に重要な課題となっている。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、ワークの外周面、特にはクランクシャフトのピン部又はジャーナル部に加工されたＲ溝の測定の精度向上や測定時間短縮等の性能向上が図れるＲ溝測定用の測定子、及びクランクシャフトのＲ溝測定装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、所要の軸心を中心に回転する測定対象としてのワークの外周面に加工されたＲ溝６３の表面に当接され、かつ、前記ワークの回転に伴って前記Ｒ溝６３の表面に追従するように前記軸心に直交する方向に移動自在に設けられ、前記ワークの回転に伴う当該測定子の移動方向の移動量に基づいて前記軸心に直交する方向の前記Ｒ溝６３の変位量を測定するＲ溝測定用の測定子において、前記移動方向の前端部に設けられ、この移動方向に直交し、この移動方向と前記軸心方向とに直交する細長い直線状の前面３２ｂと、この前面３２ｂの長手方向に沿い、かつ、前記軸心方向に移動自在に前記前面３２ｂに接して設けられ、前記ワークの回転に伴って前記Ｒ溝６３の表面から離脱しないような前記長手方向の長さと前記Ｒ溝６３のＲ寸法よりも小さい半径とを有する細長い円柱状のピン８１と、前記前端部の長手方向の両端部に取り付けられ、前記ピン８１の両端部を前記軸心方向に移動自在に保持するホルダ８２，８３とを備えた構成としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明によると、測定子の前面は、その移動方向に直交しており、またこの移動方向とワークの回転の軸心方向とに直交する長手方向に細長く形成されている。さらに、この前面には、前記長手方向に細長い円柱状のピンがこの長手方向に沿い、かつ、この前面に接触するように設けられている。このピンは、ワークの回転に伴ってワーク外周面のＲ溝の面から離脱しないような前記長手方向の長さ、及びこのＲ溝のＲ寸法よりも小さい半径を有している。このとき、このピンは、ワークの回転に伴ってＲ溝の面に当接するように回転の軸心方向に直交する方向に測定子の前面を介して追従駆動されているので、ワークの外周形状が非円形で、Ｒ溝の面とこのピンとの当接位置が前記回転の軸心から前記長手方向にずれたときでも、このずれが吸収される。そして、半径がＲ溝のＲ寸法よりも小さい前記ピンは、常時Ｒ溝の真の底面（つまり最も深い面）に当接する。さらに、このピンは前記回転の軸心方向にも移動自在となっているので、Ｒ溝の位置がこの軸心方向にずれているときでも、このずれを吸収して常時Ｒ溝の真の底面に当接する。この結果、Ｒ溝の輪郭測定を精度良く行うことできる。
また、これにより、Ｒ溝の各測定項目毎に専用の測定子を交換しなくても、ワーク外周面のＲ溝の全輪郭測定を共通の測定子で測定することが可能となるので、１回の段取換えにより全項目を測定できる。したがって、Ｒ溝の輪郭測定に関して、測定時間の短縮化及び測定精度の向上等の性能向上が図れる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、クランクシャフトＡのワークの両端面に設けられたセンタ穴にセンタ１２ａ，１３ａを挿入して回転自在に支持する支持ユニット１０と、支持ユニット１０に支持されたワークをセンタ１２ａ，１３ａの軸心を中心に回転させる回転駆動手段１４と、このワークの回転角度を検出する回転角度センサ１５と、ワークの回転の軸心方向に対して垂直に移動自在な測定子３２を有し、回転駆動手段１４によるワークの回転に伴って、前記ワークのピン部６１又はジャーナル部６２の円筒面に加工されたＲ溝６３の面にこの測定子３２の前端部を当接させながら追従駆動して動作し、前記回転の軸心方向に直交する方向の変位量を測定する輪郭測定ユニット３０と、前記回転角度センサ１５が検出したワークの回転角度、及びこの輪郭測定ユニット３０が測定した前記変位量が入力され、所定の回転角度毎の変位量に基づいてＲ溝６３の輪郭を演算により求める制御器５０とを備えたクランクシャフトのＲ溝測定装置において、前記輪郭測定ユニット３０の測定子３２は、当該測定子の移動方向の前端部に設けられ、この移動方向に直交し、この移動方向と前記軸心方向とに直交する細長い直線状の前面３２ｂと、この前面３２ｂの長手方向に沿い、かつ、前記回転の軸心方向に移動自在に前記前面３２ｂに接して設けられ、前記ワークの回転に伴って前記Ｒ溝６３の面から離脱しないような前記長手方向の長さと前記Ｒ溝６３のＲ寸法よりも小さい半径とを有する細長い円柱状のピン８１と、前記前端部の長手方向の両端部に取り付けられ、前記ピン８１の両端部を前記回転の軸心方向に移動自在に保持するホルダ８２，８３とを備えた構成としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明によると、測定子の前面は、その移動方向に直交しており、またこの移動方向とクランクシャフトの回転の軸心方向とに直交する長手方向に細長く形成されている。さらに、この前面には、前記長手方向に細長い円柱状のピンがこの長手方向に沿い、かつ、この前面に接触するように設けられている。このピンは、クランクシャフトの回転に伴ってクランクシャフトのピン部又はジャーナル部に設けられたＲ溝の面から離脱しないような前記長手方向の長さ、及びこのＲ溝のＲ寸法よりも小さい半径を有している。一方、クランクシャフトの両端面のセンタ穴深さのばらつきにより、又はＲ溝の機械加工時の誤差等により、ピン部又はジャーナル部のＲ溝の位置が所定位置よりも軸心方向にずれている場合がある。このとき、前記測定子のピンは、クランクシャフトの回転に伴ってＲ溝の面に当接するように回転の軸心方向に直交する方向に測定子の前面を介して追従駆動されているので、Ｒ溝の面とこのピンとの当接位置が前記回転の軸心から前記長手方向にずれたときでも、このずれが吸収される。そして、半径がＲ溝のＲ寸法よりも小さい前記ピンは、常時Ｒ溝の真の底面に当接する。さらに、このピンは前記回転の軸心方向にも移動自在となっているので、Ｒ溝の位置がこの軸心方向にずれているときでも、このずれも吸収して常時Ｒ溝の真の底面に当接する。この結果、Ｒ溝の輪郭測定を精度良く行うことできる。
また、これにより、Ｒ溝の各測定項目毎に専用の測定子を交換しなくても、クランクシャフトのピン部及びジャーナル部のＲ溝の全輪郭測定を共通の測定子で測定することが可能となるので、１回の段取換えにより全項目を測定できる。したがって、クランクシャフトのＲ溝の輪郭測定に関して、測定時間の短縮化及び測定精度の向上等の性能向上を図ることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載のクランクシャフトのＲ溝測定装置において、前記輪郭測定ユニット３０は、前記測定子３２を前記回転の軸心方向に直交する方向に前進又は後退させる測定子駆動手段３６を備えた構成としている。
【００１４】
請求項３に記載の発明によると、輪郭測定ユニットは測定子を前記回転の軸心方向に直交する方向に前進又は後退させる測定子駆動手段を有しているので、測定子をこの軸心方向に移動させて測定位置を変更する前に後退させ、測定位置変更後に再び前進させてＲ溝の輪郭測定を行うようにする。これにより、測定子を軸心方向に移動させるときに、測定子がワーク（例えば、クランクシャフト）に干渉するのが確実に防止される。したがって、異なる種類の複数のワークに対しても、段取換えをしなくても、ワークとの干渉が発生すること無く、確実に精度良くＲ溝の輪郭測定を行うことができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項２記載のクランクシャフトのＲ溝測定装置において、前記輪郭測定ユニット３０の測定子３２の追従駆動は、バランスウェート３５の押しつけ力により行うようにしたものである。
【００１６】
請求項４に記載の発明によると、測定子をバランスウェートの荷重によってワークの測定対象の外周面（ここでは、Ｒ溝の底面）に押しつけることができる。したがって、簡単な機構で、かつ、確実に測定子の追従駆動が可能となり、よってＲ溝の輪郭測定が精度良く行われる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項２記載のクランクシャフトのＲ溝測定装置において、前記輪郭測定ユニット３０の測定子３２の追従駆動は、空圧のバランスシリンダ７６の押しつけ力により行うようにしたものである。
【００１８】
請求項５に記載の発明によると、測定子を空圧のバランスシリンダによって所定圧でワークの測定対象の外周面（ここでは、Ｒ溝の底面）に押しつけることができる。したがって、簡単な機構で、かつ、確実に測定子の追従駆動が可能となり、よってＲ溝の輪郭測定が精度良く行われる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項２記載のクランクシャフトのＲ溝測定装置において、前記制御器５０は、Ｒ溝６３の輪郭として、少なくとも、ピン部６１又はジャーナル部６２のＲ溝６３の底面の平均直径、真円度、真直度、あるいは、ピン部６１のＲ溝６３のピン1/2 ストローク、偏心量、位相角度等のいずれかを求めるようにしている。
【００２０】
請求項６に記載の発明によると、請求項２に記載のように、測定子の前面に設けられた細長い円柱状のピンの作用によって、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部のＲ溝底面の回転軸心方向に直交する方向の変位量が精度良く測定される。したがって、Ｒ溝の輪郭として、少なくとも、ピン部又はジャーナル部のＲ溝の底面の平均直径、真円度、真直度、あるいは、ピン部のＲ溝のピン1/2 ストローク、偏心量、位相角度等のいずれかを精度良く求めることが可能となる。この結果、Ｒ溝の輪郭測定の精度向上及び測定時間短縮化が図れる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項２記載のクランクシャフトのＲ溝測定装置において、測定結果を記憶する記憶装置５８と、測定結果を表示する表示器５７と、測定結果をプリントアウトするプリンタ５９との内、少なくともいずれか１つを付設すると共に、前記制御器５０は、前記求めた各測定データが予め設定された許容範囲内か否かを判断し、この測定データ及び判断結果等の測定結果を、前記記憶装置５８に記憶し、又は前記表示器５７に表示し、又は前記プリンタ５９に出力するようにしている。
【００２２】
請求項７に記載の発明によると、測定データが予め設定された許容範囲内か否か判断され、この測定データ及び判断結果の測定結果が記憶装置に記憶されて保存される。これによって、この測定結果に基づくデータ解析が可能となり、解析結果を用いてメンテナンス管理、次ワークの加工条件の向上、及び故障診断等を行うことができるようになる。また、上記測定結果を表示器に表示することにより、あるいはプリントアウトすることにより、作業者が結果を容易に知ることができ、作業者によるデータ解析が可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に好適な実施形態の一例を図面を参照して説明する。
図１及び図２は、本発明に係わるクランクシャフトのＲ溝測定装置の側面図及び平面図をそれぞれ示しており、同図に基づいて全体構成を説明する。
ベース１は本測定装置の各部材が載置され、かつ固定される基台を成しており、本実施形態においては、上面が滑らかに研磨された石からなる定盤で構成されている。ベース１の上面前部には、クランクシャフトを長手方向（つまり、軸心方向）の両端側からクランプして支持する支持ユニット１０が載置されている。この支持ユニット１０は、ベース１の上面前部の左右のいずれか一側（図示では右側）に固定された回転ストック１１と、他側にこの回転ストック１１に対向して図示で左右方向に移動自在に配設されたテールストック１３とを備えている。この回転ストック１１のテールストック１３と対向する面には円テーブル１２が回転自在に設けられており、円テーブル１２の回転中心には、テールストック１３の方に突出し、かつ、その軸心が前記回転中心と一致したセンタ１２ａが設けられている。また、テールストック１３の回転ストック１１と対向する面には、同じくその軸心が前記回転中心と略一致するようにセンタ１３ａが回転自在に設けられている。さらに、回転ストック１１には例えばパルスモータからなる回転駆動手段１４が配設されており、この回転駆動手段１４の出力回転軸は図示しない動力伝達手段（例えば、ギア列等）を介して前記円テーブル１２の回転軸に連結されている。また、この円テーブル１２の回転軸には例えばエンコーダからなる回転角度センサ１５が取り付けられており、回転角度センサ１５により円テーブル１２の回転角度、すなわちクランクシャフトの回転角度が検出される。
【００２４】
なお、回転ストック１１とテールストック１３との間のベース１の表面には、両者を結ぶ直線に沿ってＴ溝１６が設けられており、このＴ溝１６の長手方向に垂直な断面形状はベース１の表面近傍に両側面から突出した突出部（図示せず）を有していて、この突出部より下方のＴ溝１６の内部にはナット（図示せず）が設けられている。そして、前記テールストック１３はＴ溝１６に沿って移動自在に設けられていると共に、図示しないボルトとＴ溝１６の前記ナットによって前記突出部を介して固定されるようになっている。
【００２５】
また、ベース１の上面の後部には、図示しないガイドレールが円テーブル１２の前記回転中心線の方向と平行に布設されており、このガイドレール上に水平テーブル２０が移動自在に設けられている。この水平テーブル２０の下部には図示しないボールネジが配設されており、このボールネジのナット部材は水平テーブル２０の下面に取着されており、またボールネジのネジは前記ガイドレールと同一の方向に配設されていて、このネジの一端部に例えばパルスモータからなる水平テーブル駆動手段２１の出力回転軸が連結されている。そして、この水平テーブル駆動手段２１の本体はベース１の上面に取り付けられており、水平テーブル駆動手段２１の回転によってこのボールネジを介して水平テーブル２０は前記ガイドレールに沿って移動するようになっている。また、水平テーブル２０とベース１との間には、例えばマグネスケール等のリニアセンサからなる第１位置センサ２２が設けられており、この第１位置センサ２２によって水平テーブル２０の移動位置が検出される。
【００２６】
水平テーブル２０の上面には、クランクシャフトのジャーナル部及びピン部の外周面に加工されたＲ溝の直径方向の変位量を測定する輪郭測定ユニット３０が、クランクシャフトの軸心に直交する方向に移動自在に配設されている。輪郭測定ユニット３０はこの軸心に直交する方向に移動自在な輪郭測定テーブル３１を有しており、この輪郭測定テーブル３１にはクランクシャフトへ向かって突出した測定子３２が取着されている。測定子３２の先端部においては、平面視での前記軸心方向の厚さは、前記ジャーナル部及びピン部のＲ溝の面に当接可能なような所定寸法となっている。
【００２７】
図３及び図４は輪郭測定ユニット３０の詳細な側面図を示しており、以下同図に基づいて説明する。
輪郭測定ユニット３０のフレーム３９は水平テーブル２０の上面に取り付けられており、このフレーム３９の上部には図示しないガイドレールが布設されていて、このガイドレールによって前記輪郭測定テーブル３１が移動自在に支持されている。前述のように、輪郭測定テーブル３１はクランクシャフトＡの軸心に直交する方向（図示で、左右方向）に移動自在となっている。そして、この輪郭測定テーブル３１とフレーム３９との間には、この輪郭測定テーブル３１の移動方向の位置を検出する、例えばリニアセンサからなる第２位置センサ３８が配設されている。
【００２８】
フレーム３９の上部のクランクシャフトＡに近い端部には、ローラ３３ａがその回転軸を輪郭測定テーブル３１の移動方向に対して垂直にして回動自在に設けられており、また、フレーム３９の上部の前記ローラ３３ａと反対側の端部には、ローラ３３ｂが同様にその回転軸を輪郭測定テーブル３１の移動方向に垂直にして回動自在に設けられている。そして、ローラ３３ａに面した輪郭測定テーブル３１の端部にはロープ３４の一端側が取り付けられており、このロープ３４の他端側は前記ローラ３３ａ及びローラ３３ｂを順次経由してバランスウェート３５に取り付けられている。このバランスウェート３５の荷重は、ロープ３４を介して輪郭測定テーブル３１に作用することにより、この輪郭測定テーブル３１を所定の力でクランクシャフトＡに向かって駆動する。これにより、輪郭測定テーブル３１に取着された測定子３２がクランクシャフトＡに当接した後は、この測定子３２は前記所定の力でクランクシャフトＡの円筒面又はＲ溝に当接するように追従駆動されるようになっている。
【００２９】
また、フレーム３９の下部には、例えばパルスモータからなる測定子駆動手段３６が配設されており、この測定子駆動手段３６の出力回転軸は、この移動方向に平行にその軸心が設けられた図示しないボールネジの端部に取り付けられている。このボールネジのナット部は、図示しないガイドレール上に移動自在に載置された爪部材３７に取着されている。この爪部材３７の前進方向の端部、すなわちクランクシャフトＡに近い側の端部には上方に突出した爪３７ａが設けられていて、この爪３７ａに輪郭測定テーブル３１の前進方向の下端部が掛かるようになっている。そして、測定子駆動手段３６によって爪３７ａを前進又は後退させることにより、輪郭測定テーブル３１は所定位置に移動することができる。
【００３０】
ここで、図４に図示したように、爪部材３７をクランクシャフトＡに向けて前進させると、爪部材３７の爪３７ａの移動に伴って輪郭測定テーブル３１がバランスウェート３５の押しつけ力によって前進し、位置Ｂにおいて測定子３２の前端部３２ａがクランクシャフトＡに当接する。この後、さらに爪部材３７を前進させると、測定子３２は前記押しつけ力によって当接したままで停止しているので、輪郭測定テーブル３１はこのときの位置を保持し、一方、爪部材３７は前進端位置Ｃまで前進することができるようになっている。また、爪部材３７を後退させると、爪部材３７の爪３７ａが輪郭測定テーブル３１の前端部に係合し、これによって輪郭測定テーブル３１が後退するので測定子３２が後退する。
【００３１】
また、前記測定子３２の前端部３２ａは、測定子３２の移動方向の前端側、すなわちクランクシャフトＡに対向する側に、クランクシャフトＡの軸心方向、及び測定子３２の移動方向に対して共に垂直な方向に細長い直線状の前面３２ｂを備えており、この前面３２ｂは測定子３２の移動方向に直交している。この前端部３２ａは、前述のように、クランクシャフトＡの軸心方向に所定寸法以下の厚さを有している。さらに、前面３２ｂには、細長い円柱状のピン８１が、この前面３２ｂの長手方向に沿い、かつ、クランクシャフトＡの回転の軸心方向に移動自在に前面３２ｂに接して設けられている。このピン８１は、クランクシャフトＡの回転に伴って前記ピン部６１及びジャーナル部６２のＲ溝６３（前述の図１２を参照）の面から当接位置が離脱しないような前面３２ｂの長手方向の長さを有すると共に、Ｒ溝６３のＲ寸法よりも小さい半径を有している。また、ピン８１の両端部は前記前端部３２ａにそれぞれホルダ８２，８３により前記回転の軸心方向に移動自在に保持されている。
【００３２】
なお、ピン８１の外周形状は上記のような円柱に限定されるものではなく、Ｒ溝６３に当接する側のピン８１の外周面は曲率半径がＲ溝６３のＲ寸法より小さいような凸曲面で、かつ、この凸曲面の当接側の稜線が前記前面３２ｂの長手方向に平行な直線であればよい。したがって、ピン８１は例えば円筒状でもよいし、あるいは、細長い円柱又は円筒をその軸心に平行な平面で２分割し、分割された平面を前記前面３２ｂとの間で摺動可能としたようなものであってもよい。
【００３３】
図５及び図６は、ピン８１の取付部の詳細な側面図及び平面図をそれぞれ示している。測定子３２の前端部３２ａの前面３２ｂには、前面３２ｂに接触するように細長い円柱状のピン８１が設けられている。ホルダ８２，８３は側面視でＬ型形状を成しており、このＬ型の突出した一方の部材は前端部３２ａの両端面（図示で上下端面）にそれぞれネジ８４等の締結手段で取り付けられている。また、ホルダ８２の突出した他方の部材８２ａはこの前端部３２ａの上端面から中央部へ向かうように、ホルダ８３の突出した他方の部材８３ａはこの前端部３２ａの下端面から中央部へ向かうように設けられている。前記部材８２ａには、測定子３２の移動方向とクランクシャフトの軸心方向とに直交する方向（すなわち前面３２ｂの長手方向）へ貫通する円筒状の貫通孔８５が設けられ、また、前記部材８３ａには貫通孔８５と同一方向に軸心を有し、貫通孔８５の方に開口した円筒状の穴８６が設けられている。貫通孔８５と穴８６の直径は略等しく、かつ、前記ピン８１の直径よりも所定長さだけ大きくなっている。そして、ピン８１の両端部は、貫通孔８５と穴８６とに挿入された状態でホルダ８２，８３により保持されている。これによって、ピン８１は貫通孔８５及び穴８６の中で所定の移動可能範囲Ｄ以内に前記軸心方向に移動自在となっている。
【００３４】
図７には本実施形態に係わる制御構成ブロック図を示しており、同図に基づいて各制御構成を説明する。
ドライブユニット５１，５２，５３はそれぞれ回転駆動手段１４、水平テーブル駆動手段２１、測定子駆動手段３６を駆動するためのアンプであり、制御器５０から入力する各駆動手段に対応した駆動指令に基づいて、各駆動手段の回転を制御する。
シーケンサ５５は本Ｒ溝測定装置と外部装置（例えば、ワークの搬入、搬出機）とのインタロックをとるためのインタフェース機器であり、例えば通常のプログラマブルロジックコントローラ（いわゆる、ＰＬＣ）から構成することができる。シーケンサ５５は、そのＩ／Ｏユニットの入出力信号や、シリアル通信ユニットの入出力信号によって制御器５０とインタロックをとることができる。このシーケンサ５５のシーケンス記憶部には、本Ｒ溝測定装置の運転時の外部装置とのタイミング信号やインタロック信号等を送受信し、判断するためのシーケンスプログラムが記憶されている。なお、このシーケンサ５５は本発明においては必須ではなく、このシーケンサ５５により実施される上記のようなシーケンスプログラムと等しい機能のプログラムを後述の制御器５０の制御プログラム内に有する場合には、このシーケンサ５５は不要となる。
【００３５】
設定スイッチ５６は測定対象となるワーク毎の測定条件に係わる測定仕様データを設定するスイッチであり、各設定項目の選択、設定データの入力等を行うためのスイッチを有している。ここで、設定項目としては、例えば、測定対象ワークの品番（識別番号）、ピン数、ジャーナル数、ピン部の位相角度の基準位置、各測定項目の許容範囲等があり、自動測定を開始する前に、この設定スイッチ５６によりワーク毎に予め設定される。また、各測定項目の測定位置、すなわちＲ溝の輪郭測定を行うときの水平テーブル２０の位置、あるいは、輪郭測定ユニット３０の測定子３２の当接位置等をティーチングするときの対象位置を設定し、ティーチングされた位置を記憶させることもできる。この設定スイッチ５６は、例えば通常のキーボード等により構成してもよい。なお、ティーチング時の水平テーブル２０や輪郭測定テーブル３１の移動は、図示しない操作スイッチにより行うことができる。
【００３６】
表示器５７は、前記設定スイッチ５６により各種のデータを入力する際に、データ入力が容易に、かつ、ミスが少なく行えるように、設定項目や設定データを表示したり、あるいは、自動測定中に測定結果を作業者に表示したり、また、各種の制御メッセージを表示したりすることができる。この表示器５７は、例えば、ＣＲＴ装置、液晶表示器又はプラズマ表示器等からなるグラフィック表示器や、蛍光表示管やＬＥＤ表示器等からなるキャラクタ表示器により構成することができる。
【００３７】
記憶装置５８は、各ワーク毎の測定仕様データ、自動測定時の測定データ、及び測定データに基づく合否結果等を記憶することができる。この記憶装置５８は書換え可能なメモリから構成されており、例えばハードディスク装置、フロッピーディスク装置、光磁気ディスク装置、又はＩＣメモリカード装置等によって構成することができる。
また、プリンタ５９は前記ワーク毎の測定仕様データ、自動測定時の測定データ、又は測定結果の合否判定データ等をプリントアウトするものである。
【００３８】
制御器５０はマイクロコンピュータ等を主体にしたコンピュータ装置により構成されており、例えばパーソナルコンピュータ（いわゆる、パソコン）により構成することができる。制御器５０はメモリ５０ａを有しており、このメモリ５０ａに、本発明に係わるＲ溝測定装置の測定のための制御シーケンスプログラム、及び測定制御に必要な制御データ等を記憶するようにしている。
【００３９】
前述した回転角度センサ１５、第１位置センサ２２及び第２位置センサ３８のそれぞれの出力信号は、制御器５０に入力される。そして、自動測定時には、これらの入力した角度データ及び位置データに基づいて、制御器５０は後述するような所定の処理を行い、この処理に従って各ドライブユニット５１，５２，５３を介して対応する回転駆動手段１４、水平テーブル駆動手段２１、測定子駆動手段３６の回転角度を制御する。そして、このときの各回転角度データや位置データを所定のタイミングで取り込んでメモリ５０ａに記憶し、これらのデータに基づいてクランクシャフトの各測定項目データを演算して求め、求めた測定項目データを記憶装置５８に記憶する。また、制御器５０は表示器５７に表示指令及び表示データを出力して、設定スイッチ５６により設定された各データを表示して作業者に確認させたり、前記測定項目データを表示したりする。
【００４０】
以上のような構成のクランクシャフトのＲ溝測定装置において、各測定項目を測定する手順を以下に説明する。
制御器５０は、シーケンサ５５を介して搬入装置とインタロックをとり、機械加工済のクランクシャフトを本Ｒ溝測定装置内に搬入させる。搬入されたクランクシャフトは、回転ストック１１の円テーブル１２のセンタ１２ａとテールストック１３のセンタ１３ａとの間に取り付けられる。このとき、クランクシャフトの両端面にそれぞれ設けられたセンタ穴に各センタ１２ａ，１３ａが挿入され、この後、テールストック１３がその位置で前述のようにＴ溝１６に挿入されたボルト等で固定される。これにより、クランクシャフトはセンタ１２ａ，１３ａの軸心を中心に回転自在に支持される。
【００４１】
次に、Ｒ溝６３の輪郭測定を行う。この輪郭測定の項目としては、例えばピン部６１のＲ溝６３のピン1/2 ストローク、位相、平均直径、真円度及び真直度や、ジャーナル部６２のＲ溝６３の振れ（以後、ジャーナル振れと呼ぶ）、平均直径、真円度、真直度及び偏心量等がある。ここで、各測定項目を簡単に説明する。
【００４２】
図８は前述の従来技術の説明で示した図１１のクランクシャフトＡの側面断面図（Ｘ−Ｘ断面図）を示している。同図において、ピン１／２ストロークは各ピン部６１のＲ溝６３の軸心Ｏ２とクランクシャフトＡの軸心Ｏ１との距離ｅであり、ピン部の位相角度は、各ピン部６１の前記軸心Ｏ２とクランクシャフトＡの軸心Ｏ１とを結ぶ線の、軸心Ｏ１を中心としたクランクシャフトＡの回転の基準角度からの回転角度θである。またジャーナル振れは、ジャーナル部６２のＲ溝６３の軸心のクランクシャフトＡの軸心Ｏ１からの偏心量、すなわち両軸心間距離を表す。さらに、平均直径は各ピン部６１又はジャーナル部６２のＲ溝６３毎に測定された複数の直径データの平均値であり、真円度は測定された複数の半径データに基づいて算出される各ピン部６１又はジャーナル部６２のＲ溝６３毎の真円度であり、また真直度は各ピン部６１又はジャーナル部６２のＲ溝６３の軸心線とクランクシャフトＡの軸心線との成す角度（いわゆる、テーパ）で表される。
【００４３】
輪郭測定は、次のような手順で行われる。
まず、制御器５０は、水平テーブル駆動手段２１を制御して水平テーブル２０を測定対象のピン部６１又はジャーナル部６２、あるいはこれらのＲ溝６３の所定の測定位置に移動させて位置決めし、この次に測定子駆動手段３６を制御して測定子３２を所定の当接位置より所定距離手前の位置まで所定の早送りで前進させた後に所定の低速度でピン部６１又はジャーナル部６２のＲ溝６３の面に当接するまで前進させる。ここで、水平テーブル２０の各測定位置、及び測定子３２の当接位置は測定前に予めティーチング等により設定して記憶させておく。
【００４４】
Ｒ溝６３の測定のとき、測定子３２はバランスウェート３５の押しつけ力によって常時クランクシャフトＡに向かって押しつけられ、これに伴って、ピン８１は測定子３２の前面３２ｂによりＲ溝６３の面に押しつけられた状態で当接する。そして、例えば図９に示すように、Ｒ溝６３の機械加工時のずれや、前記センタ穴の深さのずれにより、Ｒ溝６３の位置がクランクシャフトＡの軸心方向にずれていた場合には、ピン８１はＲ溝６３の面に沿ってこの軸心方向に（同図では矢印Ｅ方向に）移動し、Ｒ溝６３の最も深い底面の位置まで移動する。これにより、ピン８１は常時Ｒ溝６３の底面に沿って移動することになる。
【００４５】
次に、制御器５０は、第２位置センサ３８からの位置データが所定時間（例えば１秒間）変化しなくなったときピン８１がＲ溝６３の底面に当接したと判断し、回転駆動手段１４により円テーブル１２を回転させ、回転角度センサ１５からの角度データを監視しながら所定の単位角度（例えば１°）毎に位置決めする。このとき、測定子３２はバランスウェート３５によって当接する方向に追従駆動されているので、上記円テーブル１２の回転に伴って常時ピン８１がピン部６１又はジャーナル部６２のＲ溝６３の底面に押し付けられた状態が保持される。
【００４６】
そして、制御器５０は、この各単位回転角度毎の位置決め後、このときの第２位置センサ３８から位置データを取り込み、この各位置データを円テーブル１２の角度データ（すなわち、回転角度センサ１５による回転角度データ）に対応させてメモリ５０ａの所定エリアに記憶しておく。これらの位置データ及び回転角度データは各測定位置毎に取り込まれ、各測定位置に対応してメモリ５０ａに記憶される。
【００４７】
次に、各測定位置毎に、前記取り込まれた位置データ及び回転角度データに基づいて、前記単位回転角度毎の前記Ｒ溝６３の底面の前記回転の軸心方向に直交する方向の各変位量を求め、この変位量に基づいて、前記ピン部６１又はジャーナル部６２のＲ溝６３の中心位置が求められる。さらに、求めた中心位置に基づいて、ピン部６１のＲ溝６３のピン1/2 ストローク、位相角度、平均直径、真円度、偏心量及びテーパ、またジャーナル部６２のＲ溝６３の偏心方向、ジャーナル振れ、平均直径、真円度、偏心量及びテーパ等が算出される。そして、この測定結果に基づいて、各測定データが予め設定された許容範囲内であるか否かを判断し、その判断結果を表示器５７に表示するとともに、前記測定結果及び判断結果を記憶装置５８に各ワーク毎に対応させて記憶させる。なお、これらの測定結果及び判断結果をプリンタ５９に出力して保存することも可能である。
【００４８】
以上説明したように、本発明によると、測定子３２の前面３２ｂに回転の軸心方向に移動自在に設けられたピン８１がＲ溝６３の底面の位置ずれに対応してこの軸心方向に移動することができ、またピン８１は常時バランスウェート３５の押しつけ力により前面３２ｂを介してＲ溝６３の面に向かって押しつけられているので、ピン８１はワークの外周面（例えばピン部６１又はジャーナル部６２の円筒面）に加工されたＲ溝６３の底面に常時当接することができる。したがって、測定時にＲ溝６３の底面の位置がずれていても、この位置ずれに追従してピン８１が移動して真の底面（最も深い面）に当接するので、Ｒ溝６３の変位量を精度良く測定することができる。この結果、Ｒ溝６３の真円度、偏心量又は直径等測定精度を向上させることができる。そして、測定項目毎に測定子３２を交換する必要が無くなり、Ｒ溝の輪郭測定の全項目を段取換え無しに同一の測定子３２で測定できるので、全測定に要する時間が短縮化される。この結果、Ｒ溝輪郭測定の性能向上を図ることができる。
【００４９】
なお、上記の実施形態においては、測定子３２のピン８１が測定対象の外周面に常時当接するように追従駆動させる手段をバランスウェート３５の押しつけ力を利用した構成によって実現しているが、本発明はこれに限定されるものでは無い。すなわち、例えば空圧シリンダ等からなる空圧回路により構成することもでき、一例として図１０にその空圧回路を示す。同図において、空圧源７１からレギュレータ７２及びチェック弁７３を介してバランスシリンダ７６のボトム室７６ａにエアが供給され、チェック弁７３とのバランスシリンダ７６のボトム室７６ａとの間の管路にアキュムレータ７４及び圧力計７５が接続されている。また、バランスシリンダ７６のヘッド室７６ｂには大気と連通するための連通路が設けられている。そして、ピストン７７の先端部には測定子３２が取着される。なお、バランスシリンダ７６はピストン７７の摺動抵抗が非常に小さいものが使用される。このような構成において、バランスシリンダ７６のボトム室７６ａにレギュレータ７２により所定圧力のエアを供給すると、測定子３２はこの圧力で前記外周面に押しつけられ、また測定子３２が前進又は後退するときには圧力の変動がアキュムレータ７４により抑えられ、よって、測定子３２は前記外周面に追従駆動される。
【００５０】
また、本実施形態においては、各測定位置での水平テーブル２０の位置、及び測定子３２の当接位置を予めティーチングにより記憶させるようにしているが、本発明はこの方法に限定されず、例えば、クランクシャフトの設計データに基づいて位置データとして直接数値データを入力して設定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるクランクシャフトのＲ溝測定装置の側面図を示す。
【図２】本発明に係わるクランクシャフトのＲ溝測定装置の平面図を示す。
【図３】輪郭測定ユニットの詳細側面図を示す。
【図４】輪郭測定ユニットの詳細側面図を示す。
【図５】測定子の前面のピン取付部の詳細側面図を示す。
【図６】測定子の前面のピン取付部の詳細平面図を示す。
【図７】Ｒ溝測定装置の制御構成ブロック図を示す。
【図８】クランクシャフトの断面図（図１１のＸ−Ｘ断面図）を示す。
【図９】測定子のピンの作用の説明図を示す。
【図１０】測定子の追従駆動の他の実施形態を示す。
【図１１】クランクシャフトの側面図を示す。
【図１２】Ｒ溝の詳細図を示す。
【符号の説明】
１０…支持ユニット、１２ａ，１３ａ…センタ、１４…回転駆動手段、１５…回転角度センサ、２１…水平テーブル駆動手段、２２…第１位置センサ、３０…輪郭測定ユニット、３２…測定子、３２ｂ…前面、３５…バランスウェート、３６…測定子駆動手段、３８…第２位置センサ、５７…表示器、５８…記憶装置、５９…プリンタ、６１…ピン部、６２…ジャーナル部、６３…Ｒ溝、７６…バランスシリンダ、８１…ピン、８２，８３…ホルダ、Ａ…クランクシャフト。
【図１】
0003716895.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003716895.tif 000008
【図８】
0003716895.tif 000009
【図９】
0003716895.tif 000010
【図１０】
0003716895.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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