(57)【要約】      （修正有）【課題】使用時にねじれを生じるピストンリングのねじれの程度を容易かつ安定して測定することができる、ピストンリングの形状測定方法及び形状測定装置を提供する。【解決手段】外周摺動面、上面、下面及び内周面からなり、上面の内側端に内側欠損部を有し、合い口８を閉じた際に円形状となるピストンリング１のねじれの程度を測定する形状測定方法であって、ガイド部材３２で合い口８を徐々に閉じながらピストンリング１を測定用リングゲージ４１の上方まで搬送する搬送工程と、合い口８を閉じたピストンリング１を圧入部材で測定用リングゲージ４１に挿入する挿入工程と、測定用リングゲージ４１内に挿入したピストンリング１の下面と測定用リングゲージ４１の下面とを連続的に表面形状測定する表面形状測定工程と、圧入部材を移動して測定後のピストンリング１を測定用リングゲージ４１から排出する排出工程とを有する。【選択図】図４
2014109473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周摺動面、上面、下面及び内周面からなり、該上面の内側端が加工された内側欠損部を有し、合い口を閉じた際に円形状となるピストンリングのねじれの程度を測定する形状測定方法であって、
ガイド部材で合い口を徐々に閉じながら前記ピストンリングを測定用リングゲージの上方まで搬送する搬送工程と、
合い口を閉じた前記ピストンリングを圧入部材で前記測定用リングゲージに挿入する挿入工程と、
前記測定用リングゲージ内に挿入した前記ピストンリングの下面と前記測定用リングゲージの下面とを連続的に表面形状測定する表面形状測定工程と、
前記圧入部材を移動して測定後の前記ピストンリングを前記測定用リングゲージから排出する排出工程と、を有することを特徴とするピストンリングの形状測定方法。
【請求項２】
前記測定用リングゲージは、前記ピストンリングの挿入時に、前記測定用リングゲージの下面と前記ピストンリングの下面とを同一平面に揃えるベース部材に接触する、請求項１に記載のピストンリングの形状測定方法。
【請求項３】
前記ピストンリングの形状測定を、接触式又は非接触式の表面粗さ測定装置で行う、請求項１又は２に記載のピストンリングの形状測定方法。
【請求項４】
前記表面形状測定工程で得た表面形状の変化のデータを計算して、前記ピストンリングのねじれ角を算出する算出工程を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のピストンリングの形状測定方法。
【請求項５】
前記排出工程の後、排出された前記ピストンリングの合い口の向きを揃える整列工程を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のピストンリングの形状測定方法。
【請求項６】
外周摺動面、上面、下面及び内周面からなり、該上面の内側端が加工された内側欠損部を有し、合い口を閉じた際に円形状となるピストンリングのねじれの程度を測定する形状測定装置であって、
ガイド部材と搬送部材とを備え、合い口を徐々に閉じながら前記ピストンリングを測定用リングゲージの上方まで搬送する搬送機構と、
圧入部材及びベース部材を備え、合い口を閉じた前記ピストンリングを、前記ベース部材に当たるまで前記測定用リングゲージ内に挿入する挿入機構と、
表面形状測定装置を備え、前記測定用リングゲージ内に挿入した前記ピストンリングの下面と前記測定用リングゲージの下面とを連続的に表面形状測定する表面形状測定機構と、
前記圧入部材を移動して、測定後の前記ピストンリングを前記測定用リングゲージから排出する排出機構と、を有することを特徴とするピストンリングの形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用時にねじれを生じるピストンリングのねじれの程度を容易かつ安定して測定することができる、ピストンリングの形状測定方法及び形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のピストンリングには、エンジンの燃費向上を目的とし、ブローバイガスの防止及び潤滑油消費量の低減等が要求されている。このような要求に対応するピストンリングとして、シール性を向上させるために、使用時にねじれを生じるピストンリング（ツイストリングともいう。）が開発されている。
【０００３】
このピストンリングは、例えば図１１に示すように、ピストンリング１の上面３の内側部分が加工された内側欠損部６を有し、この内側欠損部６を設けたことに基づくねじれ作用から使用時にねじれを生じる。ねじれたピストンリング１は、図１１（Ａ）に示すように、エンジンの爆発行程時以外においては、シリンダ壁１０に対して傾斜して当たっている。一方、図１１（Ｂ）に示すように、エンジンの爆発行程時においては、爆発圧力が垂直圧力ｘ及び水平圧力ｙとしてピストンリング１の上面３及び内周面５に作用するので、ねじれたピストンリング１は、溝１２（ピストンリング溝）の下面１３に押し下げられ、ねじれが解消された状態となり、水平圧力ｙ及び自己拡張力により外周摺動面２がシリンダ壁１０に圧接される。
【０００４】
このような使用時にねじれを生じるピストンリング１では、その外周摺動面２の形状がブローバイの抑制及びオイル消費量の低減等に重要になっている。例えば、外周摺動面形状を矩形状とした場合には、図１１（Ａ）に示すように、外周摺動面２がシリンダ壁２０に傾斜して当たった状態でシリンダ内を摺動するので、オイル掻き効果を高めることができる。さらに、図１１（Ｂ）に示すように、エンジンの爆発行程時においては、外周摺動面２がシリンダ壁２０に全面密着する状態になるので、気密性を向上させることができる。
【０００５】
こうしたピストンリングは、その外周摺動面が所望の形状に精度よく加工されているか否か、また、ねじれの程度（例えばねじれ角）が所望の程度に加工されているか否かが測定され、品質が維持されている。特許文献１には、使用時にねじれを生じるピストンリングの形状測定方法が提案されている。この技術は、シリンダ壁と摺動する部分である外周摺動面の形状を直接測定する方法である。具体的には、図１２（Ｂ）に示すように、測定しようとするピストンリング１を、定盤１９の平面１９ａに密着するように押し付けた状態で固定し、固定されたピストンリング１の外周摺動面２を接触式の表面粗さ計１８で測定し、測定結果からピストンリング１の外周摺動面２の形状を測定する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３３７１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、ねじれの程度（例えばねじれ角）は、ピストンリング１が実際に作動する状態で評価することが好ましく、例えば、図１１（Ａ）に示すように、ピストンリング１がビストン１１のリング溝１２に装着されて、シリンダ壁１０に接触した状態と同じ状態で測定することが望ましい。具体的には、図１２（Ａ）に示すように、その状態を再現できる所定寸法に加工された測定用リングゲージ１６と測定用定盤１７を準備し、測定用リングゲージ１６を測定用定盤１７の上に固定した状態で、その測定用リングゲージ１６内に作業者が一つずつピストンリング１を圧入して測定用定盤１７の上まで押し込み、圧力を解放して図１１（Ａ）や図１２（Ａ）に示すねじれた状態を再現し、その状態でのねじれ角θを測定している。測定は、測定ラインＬの上を接触式表面粗さ計でなぞり、その表面粗さの結果からねじれ角θを算出し、その値を基にしてねじれの程度の品質を管理している。
【０００８】
しかしながら、こうした方法は手動で測定を行うので、圧入する圧力や表面粗さ計での測定時に作業者のバラツキが生じるおそれがある。そのため、安定で精度よく測定するには、そうしたバラツキを極力なくすための改善が必要であった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、使用時にねじれを生じるピストンリングのねじれの程度を容易かつ安定して測定することができる、ピストンリングの形状測定方法及び形状測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明に係るピストンリングの形状測定方法は、外周摺動面、上面、下面及び内周面からなり、該上面の内側端が加工された内側欠損部を有し、合い口を閉じた際に円形状となるピストンリングのねじれの程度を測定する形状測定方法であって、ガイド部材で合い口を徐々に閉じながら前記ピストンリングを測定用リングゲージの上方まで搬送する搬送工程と、合い口を閉じた前記ピストンリングを前記圧入部材で前記測定用リングゲージに挿入する挿入工程と、前記測定用リングゲージ内に挿入した前記ピストンリングの下面と前記測定用リングゲージの下面とを連続的に表面形状測定する表面形状測定工程と、前記圧入部材を移動して測定後の前記ピストンリングを前記測定用リングゲージから排出する排出工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、測定用リングゲージに挿入したピストンリングは、内側欠損部によるねじれ作用からシリンダ壁に対して傾斜して当たる状態と同じ状態になるので、この状態でピストンリングの形状を測定することにより、実使用状態での適正なねじれの程度を評価することができる。そして、上記各工程によれば、ピストンリングを測定用リングゲージに挿入し、ピストンリングの下面と測定用リングゲージの下面とを連続的に表面形状測定することにより、常に基準物（測定用リングゲージ）と対比して測定できるので、自動化又は半自動化を実現できる。その結果、測定の個人差がなくなり、測定時間の一定化及び短縮化を実現できるとともに、測定の繰り返し精度も一定になり、再現性が向上する。また、定期的な抜き取り検査、全数検査等を任意に選択でき、信頼性の高い形状測定を行うことができる。また、得られた結果を集計することにより、信頼性の高い統計処理も実現することができる。
【００１２】
本発明に係るピストンリングの形状測定方法において、前記測定用リングゲージは、前記ピストンリングの挿入時に、前記測定用リングゲージの下面と前記ピストンリングの下面とを同一平面に揃えるベース部材に接触しているように構成されている。この発明によれば、測定用リングゲージに挿入したピストンリングの下面と測定用リングゲージの下面とをベース部材を基準面として設置できるので、ピストンリングの下面と測定用リングゲージの下面との連続的な表面形状測定を精度よく実現できる。
【００１３】
本発明に係るピストンリングの形状測定方法において、前記ピストンリングの形状測定を、接触式又は非接触式の表面粗さ測定装置で行うように構成する。この発明によれば、接触式又は非接触式の表面粗さ測定装置でピストンリングの形状測定を行うので、ピストンリングの下面と測定用リングゲージの下面の連続的な測定を容易かつ精度よく行うことができる。
【００１４】
本発明に係るピストンリングの形状測定方法において、前記表面形状測定工程で得た表面形状の変化のデータを計算して、前記ピストンリングのねじれ角を算出する算出工程を有するように構成してもよい。表面形状の測定結果とねじれ角との関係を把握していれば、必ずしもその都度ねじれ角を算出する必要はないが、この発明のように、ねじれ角をその都度算出することもできる。
【００１５】
本発明に係るピストンリングの形状測定方法において、前記排出工程の後、排出された前記ピストンリングの合い口の向きを揃える整列工程を有するように構成してもよい。この発明によれば、合い口の向きを揃えたピストンリングは、次工程に容易に供給することができる。
【００１６】
上記課題を解決する本発明に係るピストンリングの形状測定装置は、外周摺動面、上面、下面及び内周面からなり、該上面の内側端が加工された内側欠損部を有し、合い口を閉じた際に円形状となるピストンリングのねじれの程度を測定する形状測定装置であって、ガイド部材と搬送部材とを備え、合い口を徐々に閉じながら前記ピストンリングを測定用リングゲージの上方まで搬送する搬送機構と、圧入部材及びベース部材を備え、合い口を閉じた前記ピストンリングを、前記ベース部材に当たるまで前記測定用リングゲージ内に挿入する挿入機構と、表面形状測定装置を備え、前記測定用リングゲージ内に挿入した前記ピストンリングの下面と前記測定用リングゲージの下面とを連続的に表面形状測定する表面形状測定機構と、前記圧入部材を移動して、測定後の前記ピストンリングを前記測定用リングゲージから排出する排出機構と、を有することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、自動化又は半自動化を実現でき、測定の個人差がなくなり、測定時間の一定化及び短縮化を実現できるとともに、測定の繰り返し精度も一定になり、再現性が向上する。
【００１８】
なお、この形状測定装置おいても、前記形状測定装置を、接触式又は非接触式の表面粗さ測定装置であるように構成してもよいし、前記表面形状測定機構で得た表面形状の変化のデータを計算して前記ピストンリングのねじれ角を算出する算出装置を有するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るピストンリングの形状測定方法及び形状測定装置によれば、使用時にねじれを生じるピストンリングのねじれの程度を容易かつ安定して測定することができる。その結果、測定の個人差がなくなり、測定時間の一定化及び短縮化を実現できるとともに、測定の繰り返し精度も一定になり、再現性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るピストンリングの形状測定方法の説明図である。
【図２】本発明に係るピストンリングの形状測定装置の一例を示す模式的な全体正面図である。
【図３】図２に示す形状測定装置の模式的な平面図である。
【図４】搬送機構の説明図である。
【図５】挿入機構の説明図である。
【図６】表面形状測定機構の模式的な正面図である。
【図７】表面形状測定機構の説明図である。
【図８】表面粗さ計で測定する形態の説明図である。
【図９】排出機構の説明図である。
【図１０】整列機構の説明図である。
【図１１】使用時にねじれを生じるピストンリングの一例を示す模式的な概略図である。
【図１２】従来の測定方法の例を示す模式的な構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係るピストンリングの形状測定方法及び形状測定装置について説明する。本発明は、下記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有するものは本発明の技術的範囲に包含される。
【００２２】
［ピストンリング］
測定対象となるピストンリング１は、例えば図８や図１１に示すように、使用時にねじれを生じるピストンリング１、いわゆる「ツイストリング」と呼ばれるピストンリングである。このピストンリング１は、外周摺動面２、上面３、下面４及び内周面５からなり、その上面３の内側端が加工された内側欠損部６を有している。ピストンリング１を、ピストンのリング溝１２に装着し、シリンダ壁１０に接触させた使用時には、合い口８は閉じて円形状又は円環状となり、ねじれを利用したシール性の高いピストンリング１として利用される。
【００２３】
測定対象となるピストンリング１は、ねじれを生じるピストンリングであれば、その種類は限定されない、例えば図１１に例示するように、外周摺動面２の形状が矩形形状であってもよいし、図８や図１２に例示するように、外周摺動面２が円弧状のバレルフェースであってもよいし、それ以外の形状であってもよい。また、内側欠損部６の加工形状や加工方法も、ピストンリング１にねじれを生じさせることが可能な形状と加工手段であれば特に限定はされない。内側欠損部６の加工形状としては、例えば、上面インターナルベベル、下面インターナルベベル、上面インターナルステップ、下面インターナルステップの各形状等を挙げることができる。また、ピストンリング１の材質や表面処理等も特に限定されず、公知の材質や公知の表面処理を適用できる。
【００２４】
こうしたピストンリング１のねじれの程度（例えばねじれ角）は、本発明では、ピストンリング１が実際に作動する状態で評価している。具体的には、図１１（Ａ）に示すように、ピストンリング１がビストン１１のリング溝１２に装着されて、シリンダ壁１０に接触した状態と同じ状態で測定する。例えば、図２及び図８に示すように、その状態を再現できる所定寸法に加工された測定用リングゲージ４１をベース部材４５の上に固定した状態で、その測定用リングゲージ４１内に圧入部材４２でピストンリング１を圧入してベース部材４５の表面まで押し込み、押し込み圧力を解放して図１１（Ａ）に示すねじれた状態を再現し、その状態での表面形状測定を行い、その結果からねじれの程度を評価する。
【００２５】
以下に示す本発明に係る形状測定方法及び形状測定装置２０は、ピストンリング１のねじれの程度を精度よく測定できる。以下、形状測定方法と形状測定装置２０を併せて説明する。
【００２６】
［形状測定方法及び形状測定装置］
本発明に係るピストンリング１の形状測定方法及び形状測定装置２０は、図１〜図１０に示すように、ピストンリング１を所定の位置まで搬送する搬送工程（搬送機構３０）と、ピストンリング１を測定用リングゲージ４１に挿入する挿入工程（挿入機構４０）と、ピストンリング１の下面４と測定用リングゲージ４１の下面４１ａとを連続的に表面形状測定する表面形状測定工程（表面形状測定機構５０）と、測定後のピストンリング１を排出する排出工程（排出機構８０）とを少なくとも備えている。なお、図１に示すように、算出工程７０と整列工程９０とが加えられていてもよい。
【００２７】
以下、それぞれの工程及び機構について説明する。
【００２８】
（搬送工程、搬送機構）
搬送工程は、図３及び図４に示すように、ガイド部材３２で合い口８を徐々に閉じながら、ピストンリング１を搬送台３３上で移動させ、測定用リングゲージ４１の上方まで搬送する工程である。具体的には、搬送部材３１とガイド部材３２とを少なくとも備えた搬送機構３０により、ピストンリング１の搬送を行う。
【００２９】
搬送部材３１は、図３及び図４に示す矢印方向に動作し、その先端３１ａでピストンリング１を所定の位置に移動させる部材である。搬送部材３１は、例えば平板状の縦長部材であり、搬送台３３上に移動可能に取り付けられている。こうした搬送部材３１の先端３１ａは、ピストンリング１を容易に押し込むことができる先端形状に加工されていることが好ましい。その先端形状としては、例えば図３に示すようなＶ字形の切り込みであってもよいし、直線状に凹んだ切り込みや、曲面上に凹んだ切り込みであってもよい。なお、切り込みが形成さえていないフラット平面であっても構わない。搬送部材３１の動作は、エアーシリンダーでも油圧シリンダでも直動案内装置によるものであってもよく、往復動作可能であれば特に限定されない。
【００３０】
ピストンリング１は、この搬送部材３１により、測定用リングゲージ４１の上方まで送り込まれる。所定の位置とは、測定用リングゲージ４１の挿入孔の真上のことであり、ピストンリング１は挿入孔の真上まで送り込まれる。その間、図４に示すように、ピストンリング１の外周に接触するガイド部材３２により、ピストンリング１の合い口８を徐々に閉じることが望ましい。こうすることで、ピストンリング１が測定用リングゲージ４１上の所定の位置に配置された後に、上方からの圧入部材４２の押し込みにより、合い口８が閉じたピストンリング１はそのまま測定用リングゲージ４１内に挿入する。
【００３１】
ガイド部材３２は、図４に示すように、ピストンリング１の左右に配置されて、ピストンリング１を両側から挟み込むように作用する。図４の例では、両側のガイド部材３２はいずれも搬送方向に対してテーパー形状になっているが、一方のみがテーパー形状で他方はストレート形状であってもよい。図３及び図４に示すテーパー形状のガイド部材３２は、テーパー部３２ａとストレート部３２ｂとを有し、ストレート部３２ｂは、平面視で測定用リングゲージ４１の内周面（内周縁）に接するように配置され、テーパー部３２ａは、そのストレート部３２ｂに向かってテーパー状になっている。
【００３２】
ガイド部材３２は平板状の縦長部材であり、搬送台３３上に着脱可能に取り付けられている。ガイド部材３２を着脱可能に設けることにより、サイズの異なるピストンリング１に対してもこの方法と装置を適用できる。具体的には、サイズの異なるピストンリング１に対しては、測定用リングゲージ４１を交換し、その測定用リングゲージ４１の大きさに対応した圧入部材４２に交換し、その測定用リングゲージ４１の内径に応じた大きさに徐々に閉じることができるガイド部材３２を交換することにより、対応できる。
【００３３】
図４の例では、合い口８が、搬送部材３１側に向いているが、手前側や奥側に向いていてもよい。なお、ピストンリング１は、整列されたピストンリング１を順に形状測定装置２０に供給することから、通常、合い口８の向きは一つの方向に揃うように搬送工程に供給される。また、合い口８が、図４を平面視した位置で、右側（搬送部材側）、手前側又は奥側に向いているので、例えば図６に示すように、搬送部材３１の１８０°反対側に設けられている表面粗さ計５１の測定子５１１が、合い口８に掛かることはない。
【００３４】
こうしたガイド部材３２は好ましく用いられるものではあるが、必須の構成ではなく、搬送時にガイド部材３２で合い口８を閉じなくても、測定用リングゲージ４１の上まで搬送されたピストンリング１を、圧入部材４２で圧入するまでの間に合い口８を閉じることができればよい。例えば、大きなテーパー形状を持つガイド部材（図示しない）が測定用リングゲージ４１の真上に設けられていれば、圧入部材４２がピストンリング１を上方から押し込む際に、そのガイド部材でピストンリング１の合い口８を閉じることができ、ピストンリング１を測定用リングゲージ４１内に挿入させることができる。また、測定用リングゲージ４１のテーパー面４１１を大きいテーパー形状とすることで、そのテーパー面４１１自体を、挿入時のガイド部材３２として用いることもできる。
【００３５】
（挿入工程、挿入機構）
挿入工程は、図５に示すように、合い口８を閉じたピストンリング１を、圧入部材４２で測定用リングゲージ４１に挿入する工程である。この工程を行う挿入機構４０は、圧入部材４２と、測定用リングゲージ４１と、ベース部材４５（図２参照）と、それらの駆動装置４３，４６とで行うことができる。
【００３６】
先ず、図５（Ａ）に示すように、測定用リングゲージ４１から離れて配置されている圧入部材４２とベース部材４５のうち、ベース部材の駆動装置４６（図２参照）を作動させて、ベース部材４５を測定用リングゲージ４１の下面４１ａに接触するまで移動させる。ベース部材４５には、表面粗さ計用の切り込み部４９が設けられている。この切り込み部４９は、表面粗さ計５１がその位置で表面粗さ測定が可能なように設けたものであり、図７に示す表面粗さ計５１の移動長さよりも大きい寸法の切り込みを設けた部材である。
【００３７】
それと前後して、図５（Ｂ）に示すように、上記した搬送工程でピストンリング１を搬送して、ピストンリング１を測定用リングゲージ４１の真上に移動する。なお、測定用リングゲージ４１の下面４１ａにベース部材４５を接触させるタイミングと、測定用リングゲージ４１の真上にピストンリング１を移動させるタイミングは、いずれが先でもよいし、同時でもよい。通常は、ピストンリング１を測定用リングゲージ４１の真上に移動させ、その後に、ベース部材４５を上昇させて測定用リングゲージ４１に接触させ、その後に、圧入部材４２でピストンリング１を押し込む、という手順で行われる。いずれにしても、圧入部材４２を上方から押し下げるまでに、ベース部材４５の移動とピストンリング１の移動とが終わっていればよい。
【００３８】
次いで、図５（Ｃ）に示すように、圧入部材４２の駆動装置４３を作動させて、圧入部材４２を上方から押し下げ、ピストンリング１を測定用リングゲージ４１内に押し込む。この動作により、ピストンリング１が測定用リングゲージ４１内に挿入され、さらにベース部材４５に当たるまで押し込まれる。このときの圧入部材４２の圧力は、ピストンリング１の種類等に応じて一定であればよく、特に限定されないが、例えば、２ｋｇ／ｃｍ２以上、２０ｋｇ／ｃｍ２以下の範囲内とすることができる。また、圧入部材４２の押し込み時の速度も特に限定されないが、数ｍｍ／秒以上、十数ｍｍ又は二十数ｍｍ／秒以下の範囲内とすることができる。
【００３９】
その後、駆動装置４３で圧入部材４２を上昇させる。圧入部材４２の上昇によりピストンリング１に加わる圧力が解放され、例えば図８、図１１（Ａ）又は図１２（Ａ）に示すように、ピストンリング１のねじれ状態が再現される。この状態で、後述する表面形状測定が行われる。
【００４０】
その後、ベース部材４５が下降する（図示しない）。ベース部材４５は、測定用リングゲージ４１へのピストンリング１の挿入時に、ピストンリング１の下面４と測定用リングゲージ４１の下面４１ａとを同一平面に揃えるための表面４７を備えている。その表面４７の平坦性は、高精度である必要がある。例えば、平面研削や研磨を施し、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（１９９４）の最大高さＲｙが好ましくは６．３Ｓ以下程度、より好ましくは１．６Ｓ以下程度の高い平面性や平坦性を有することが、後述する表面粗さ計５１での測定精度を高めることができる点で望ましい。また、そうした精度の高いベース部材４５は、ロックウェル硬度（ＨＲＣ：先端半径０．２ｍｍで先端角１２０°のダイヤモンド円錐を使い、１５０ｋｇｆの力をかける）が４０以上の焼入鋼（例えば、ＳＫＤ６１材）等の材質で作製された耐摩耗性に優れたものを好ましく適用できる。
【００４１】
なお、測定用リングゲージ４１を装着するベース部材４５が周方向に回転できるように、装着部材４８に回転機構を設けてもよい。なお、ベース部材４５を回転可能にするためには、装着部材４８にベアリング等を埋め込めば容易に実現できる。ベース部材４５を回転可能にすることにより、ピストンリング１を挿入した測定用リングゲージ４１も回転するので、後述する表面粗さ計５１で測定する測定部位を、一箇所ではなく、ピストンリング１の周方向の複数箇所で行うことができる。例えば、図３に示すように、通常は、搬送部材３１の１８０°反対側の位置を表面粗さ計５１で測定するが、それ以外の箇所も測定することができる。
【００４２】
こうすることにより、測定用リングゲージ４１に挿入したピストンリング１の下面４と測定用リングゲージ４１の下面４１ａとを、ベース部材４５の表面４７を基準面として設置でき、ピストンリング１の下面４と測定用リングゲージ４１の下面４１ａとの連続的な表面形状測定を精度よく実現でき、ピストンリング１の下面４の形状を高精度で測定できる。
【００４３】
（表面形状測定工程、表面形状測定機構）
表面形状測定工程は、図６〜図８に示すように、測定用リングゲージ４１内に挿入したピストンリング１の下面４と、測定用リングゲージ４１の下面４１ａとを連続的に表面形状測定する工程である。この工程を行う表面形状測定機構５０は、表面形状測定装置５１を備え、測定用リングゲージ４１内に挿入したピストンリング１の下面４の形状と測定用リングゲージ４１の下面４１ａの形状とを連続的に測定する。
【００４４】
表面形状測定装置５１は、接触式又は非接触式の表面粗さ計５１を測定装置として用いることが好ましい。接触式又は非接触式の表面粗さ計５１は、ピストンリング１の下面４と測定用リングゲージ４１の下面４１ａの連続測定を容易かつ精度よく行うことができる。
【００４５】
図８は、表面粗さ計５１の測定子５１１の動作を示す説明図である。表面粗さ計５１の先端に設けられた測定子５１１は、測定時に、所定の初期位置に移動し、その位置で上方に移動して測定開始状態になる。所定の初期位置とは、図８に示すように、ピストンリング１の内周面５からさらにリング中心側に入った位置を挙げることができるが、必ずしもこうした位置に特定されない。その後、図８中の矢印方向に測定子５１１が移動して測定を開始する。測定が開始した測定子５１１は、ピストンリング１の下面４と、測定用リングゲージ４１の下面４１ａとをなぞるように矢印方向に移動する。ピストンリング１の下面４と測定用リングゲージ４１の下面４１ａへの測定子５１１の押し付け圧力は、測定用リングゲージ４１に挿入されたピストンリング１を押し上げない程度の圧力である必要があり、例えば、１ｇ／ｃｍ２以上、３０ｇ／ｃｍ２以下程度の範囲内とすることができる。また、測定子５１１の矢印方向への移動速度は、例えば、１ｍｍ／秒以上、１００ｍｍ／秒以下の範囲内で任意に設定することができる。
【００４６】
こうした連続測定により、ピストンリング１の下面４の形状の表面粗さと、測定用リングゲージ４１の下面４１ａの形状の表面粗さとが測定され、その表面粗さデータが、ピストンリング１のねじれの程度（例えばねじれ角θ）を評価する基礎データとなる。
【００４７】
表面粗さ計５１は、以下のように動作する。
【００４８】
先ず、図７（Ａ）に示すように、測定前の待機状態では、表面粗さ計５１は、図２に示すＸ方向駆動装置６２と図示しないＹ方向駆動装置とにより所定の位置に移動されている。表面粗さ計５１の測定子５１１は、測定用リングゲージ４１の外周縁に近い位置にある。この待機状態での位置は、初期段階の表面粗さ計５１の位置又は直前の測定が終わった直後の位置である。このとき、測定子５１１は、測定開始位置にはなく、しかも測定用リングゲージ４１の下面４１ａから離れている。その測定子５１１の位置設定は、支点５３でテコのように動作する補助部材５５を、支点５３を間にして反対側に設けられたシリンダ６０の先端６０１が上方に押し上げることにより行っている。
【００４９】
次に、図７（Ｂ）に示すように、表面粗さ計５１を所定の測定位置にまで移動させる。この移動は、図２に示すＸ方向駆動装置６２により、表面粗さ計５１をＸ１方向に移動して行う。このときも、測定子５１１は、測定用リングゲージ４１の下面４１ａから離れたままである。
【００５０】
次に、図７（Ｃ）に示すように、図７（Ｃ）の位置でシリンダ６０を作動させて先端６０１を下げ、シリンダ６０側の補助部材５５を下方に押し下げる、こうしたシリンダ６０の動作により、支点５３を間にして反対側に設けられた測定子５１１が上方に押し上がって、測定開始位置にセットされる。
【００５１】
次に、図７（Ｄ）に示すように、図７（Ｃ）の測定子５１１の位置で、図２に示すＸ方向駆動装置６２により表面粗さ計５１をＸ２方向に移動させ（図８参照）、その移動の間に表面粗さ測定を行う。
【００５２】
この表面粗さ計５１において、位置調整部材５４は、補助部材５５のＹ方向の位置を調整できる部材であり、シリンダ６０の先端６０１が当たって補助部材５５の傾斜度や水平度を調整する部材である。補助部材５５は、その中央付近に設けられた支点５３を中心にしてテコのように動き、測定子５１１で測定した表面粗さデータを、Ｙ方向デジタルゲージ５７に敏感に反映させるための部材である。微調整部材５６は、補助部材５５をＹ１方向に引き上げる力が常時かかっている部材である。バランス調整部材５９は、補助部材５５をＹ２方向に押し下げる力が常時かかっている部材である。この微調整部材５６とバランス調整部材５９とで、表面粗さ計５１の微調整が行われる。なお、シリンダ６０は、エアーシリンダーでも油圧シリンダでもよい。
【００５３】
この表面粗さ計５１で測定した表面粗さデータは、Ｘ方向デジタルゲージ５７とＹ方向デジタルゲージ５８とで、サブミクロン単位で精度よく測定される。
【００５４】
（算出工程）
算出工程は、表面形状測定工程で得た表面形状のデータ（表面粗さデータ）を計算して、ピストンリング１のねじれの程度を算出する工程である。ねじれの程度としては、通常、ねじれ角θを算出するが、それ以外の量、例えば２点以上の測定点による測定点の変位差等でねじれの程度を評価してもよい。なお、ねじれ角θは、ピストンリング１の上面２と下面４とから加わる圧力が解放されたときのねじれの角度であり、ピストンリング１の下面のうち最下点に接触する測定ラインＬと、ピストンリング１の下面４との角度である。このねじれ角θは、ピストンリング１の仕様によって異なるが、通常、０°超、５°以下の範囲内の任意の幅が品質仕様として設定されている。なお、０°超とは、１分以上と言い換えてもよい。
【００５５】
ねじれ角θの算出は、先ず、予め異なるねじれ角θを持つ複数のピストンリング１を準備する。次いで、そのねじれ角θと、そのピストンリング１を上記した表面粗さ計５１で得られた表面粗さデータとを対比し、表面粗さデータとねじれ角θとの関係を示す関係式を作る。具体的には、例えば、Ｘ方向デジタルゲージ５８で測定したＸ値と、Ｙ方向デジタルゲージ５７で測定したＹ値とを最小二乗法で直線に換算し、交差の角度から算出することができる。
【００５６】
得られた関係式を基準にして、測定した表面粗さデータから、ねじれ角θを算出し、そのねじれ角θを基にして、得られたピストンリング１の品質管理を行うことができる。なお、表面粗さデータとねじれ角θとの関係を把握していれば、ねじれ角θで管理しなくてもよく、表面粗さデータの範囲を規定して管理してもよい。また、表面粗さデータからねじれ角θへの算出は、全数行ってもよいし、任意のスパンで行ってもよい。
【００５７】
その算出は、演算装置（図示しない）で行い、その結果は、記憶装置や記録装置で保存するとともに、必要に応じて表示装置にも表示してモニタリングしたり、印刷装置によってプリントアウトすることが好ましい。
【００５８】
（排出工程、排出機構）
排出工程は、図９に示すように、圧入部材４２を移動して、測定後のピストンリング１を測定用リングゲージ４１から排出する工程である。この工程を行う排出機構８０は、圧入部材４２と、ベース部材４５と、受け部材８１とで行うことができる。
【００５９】
先ず、図９（Ａ）に示すように、駆動装置４６（図２参照）を作動させてベース部材４５を測定用リングゲージ４１の下方位置まで移動させる（図９（Ｂ）参照）。その移動量は、図５（Ａ）に示すように、ベース部材４５を上昇させる前の所期の位置まで戻すことが好ましい。
【００６０】
次いで、図９（Ｂ）（Ｃ）に示すように、駆動装置４３（図２参照）を作動させて圧入部材４２を上方から押し下げ、測定用リングゲージ４１に装着されているピストンリング１に押し当てて、ピストンリング１が測定用リングゲージ４１から下方に落下するまで押し込む。落下したピストンリング１は、予め配置された受け部材８１が受け止める。その受け部材８１は、駆動装置（図示しない）の作動により、後述する整列機構９０を構成するガイド部材９１に送られる。圧入部材４２の押し下げ量（押し下げストローク）は、ピストンリング１が測定用リングゲージ４１から落下するまでの量であることが好ましい。具体的には、測定用リングゲージ４１の下面４１ａからはみ出す程度に、その下面４１ａよりも下側に圧入部材４２の表面４４が位置するまで押し下げることが好ましい。
【００６１】
受け部材８１は、測定用リングゲージ４１から落下したピストンリング１を受け止めることができるものであれば、その形状や形態は特に限定されない。その形状の例としては、平板状の受け板であってもよいし、合い口８以外のリング部を引っかけることができる棒状部材であってもよいし、レール状又は格子状の部材であってもよい。また、図９に示す形態では、受け部材８１が右方向から出入りしているが、受け部材８１の位置は特に限定されず、手前側でも奥側でも構わない。
【００６２】
（整列工程、整列機構）
整列工程は、図１０に示すように、排出工程の後、排出されたピストンリング１の合い口８の向きを揃える工程である。この整列工程で合い口８の向きが揃えられたピストンリング１は、次工程に容易に供給することができる。
【００６３】
図１０は、ガイド部材９１を用いて行う整列機構９０の説明図である。ガイド部材９１は、棒状の芯材であり、周方向一部が長手方向に延びるテーパー部９２を備えている。テーパー部９２は、稜線状の頂部を挟んだ両側に２つの平面を有する形態であり、ピストンリング１は、その頂部９３の左右の平面に合い口８の両端が載るようにして整列する。こうしたガイド部材９１は、丸棒を加工してテーパー部９２を設けたものであるが、図１０に示す形態に限定されず、整列させることができるものであれば、各種の形態を採用できる。
【００６４】
以上説明した形状測定方法及び形状測定装置２０によれば、使用時にねじれを生じるピストンリング１のねじれの程度を容易かつ安定して測定することができる。
【００６５】
すなわち、測定用リングゲージ４１に挿入したピストンリング１は、内側欠損部６によるねじれ作用からシリンダ壁１０に対して傾斜して当たる状態と同じ状態になるので、この状態でピストンリング１の形状を測定することにより、実使用状態での適正なねじれの程度を評価することができる。そして、上記各工程によれば、ピストンリング１を測定用リングゲージ４１に挿入し、ピストンリング１の下面４と測定用リングゲージ４１の下面４１ａとを連続的に表面形状測定することにより、常に基準物（測定用リングゲージ４１）と対比して測定できるので、自動化又は半自動化を実現できる。その結果、測定の個人差がなくなり、測定時間の一定化及び短縮化を実現できるとともに、測定の繰り返し精度も一定になり、再現性が向上する。また、定期的な抜き取り検査、全数検査等を任意に選択でき、信頼性の高い形状測定を行うことができる。また、得られた結果を集計することにより、信頼性の高い統計処理も実現することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  ピストンリング
２  外周摺動面
３  上面
４  下面
５  内周面
６  内側欠損部
８  合い口
１０  シリンダ壁
１１  ピストン
１２  ピストンリング溝
１３  ピストンリング溝下面
１６  測定用リングゲージ
１７  測定用定盤
１８  針触式表面粗さ計
１９  ベース部材
１９ａ  ベース部材表面
θ  ねじれ角
Ｌ  測定ライン
２０  形状測定装置
３０  搬送機構（搬送装置）
３１  搬送部材
３１ａ  先端
３２  ガイド部材
３２ａ  テーパー部
３２ｂ  ストレート部
３３  搬送台
４０  挿入機構（挿入装置）
４１  測定用リングゲージ
４１ａ  測定用リングゲージの下面
４１ｂ  測定用リングゲージの内面
４１ｃ  測定用リングゲージの上面
４１１  テーパー面
４１２  挿入装着面
４２  圧入部材
４３  圧入部材の駆動装置
４４  圧入部材の表面
４５  ベース部材
４６  ベース部材の駆動装置
４７  ベース部材の表面
４８  装着部材
４９  切り込み部
５０  表面形状測定機構（表面形状測定装置）
５１  接触式表面粗さ計等
５１１  測定子
５３  支点
５４  位置調整部材
５５  補助部材
５６  微調整部材
５７  Ｙ方向デジタルゲージ
５８  Ｘ方向デジタルゲージ
５９  バランス調整部材
６０  シリンダ
６０１  シリンダの先端
６２  Ｘ方向駆動装置
８０  排出機構（排出装置）
８１  受け部材
９０  整列機構（整列装置）
９１  ガイド部材
９２  テーパー部
９３  頂部
【図１】
2014109473.tif 000003
【図２】
2014109473.tif 000004
【図３】
2014109473.tif 000005
【図４】
2014109473.tif 000006
【図５】
2014109473.tif 000007
【図６】
2014109473.tif 000008
【図７】
2014109473.tif 000009
【図８】
2014109473.tif 000010
【図９】
2014109473.tif 000011
【図１０】
2014109473.tif 000012
【図１１】
2014109473.tif 000013
【図１２】
2014109473.tif 000014