(57)【要約】  【課題】シリンダボア内に収容配置することができ、エンジンの正規組立状態にてシリンダボアの内径を正確に計測することができる装置を提供する。  【解決手段】複数の変位センサ２６が配置されたセンサホルダ１３と内径把持方式のチャック１２とを結合してなる計測ヘッド１０に予め蓋体１１を結合した上で、蓋体１１がシリンダヘッド着座面側のショルダー部３２に着座係合するまで計測ヘッド１０をシリンダボア２に挿入する。チャック１２を拡径させることによりそのチャッキング動作をもって計測ヘッド１０をシリンダボア２に固定した後に蓋体１１を取り外す。シリンダブロックとシリンダヘッド等とを結合したエンジンとしての正規組付状態にてシリンダボア２の内径を変位センサ２６にて計測する。  【選択図】  図５
2006170676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックにおけるシリンダボアの有効容積内に収容配置されて少なくともシリンダボアの内径を計測する装置であって、
シリンダボアに内挿された上で内径把持方式にてシリンダボアの内周面に着脱可能に固定される計測ヘッドに、複数の非接触式の変位センサと、計測ヘッドのボアストローク方向の位置を規制する位置規制手段とを設けたことを特徴とするシリンダボア内面の計測装置。
【請求項２】
上記位置規制手段は、シリンダボアのうちシリンダヘッド着座面側のショルダー部に係合する段状部を有する蓋体をもって形成し、
この蓋体は、計測ヘッドの上面側に同芯状に且つ着脱可能に連結されていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダボア内面の計測装置。
【請求項３】
上記計測ヘッドは、シリンダボアに内挿された上で内径把持方式にてシリンダボアの内周に着脱可能に固定されるチャックと、このチャックの上面側に結合されるとともに複数の非接触式の変位センサが埋設されたセンサホルダとをもって形成されていることを特徴とする請求項２に記載のシリンダボア内面の計測装置。
【請求項４】
上記チャックは、拡縮径可能なチャックボデイ内に拡径機構が内蔵されていることを特徴とする請求項３に記載のシリンダボア内面の計測装置。
【請求項５】
上記センサホルダに埋設された変位センサは、検出対象面であるシリンダボアの内周面と対向しているとともに、センサホルダはシリンダボアの円周方向での変位センサの検出部位を変更可能なようにシリンダボアの軸心を回転中心として回転可能に構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載のシリンダボア内面の計測装置。
【請求項６】
上記計測ヘッドは、センサホルダを回転変位させるための手動式または電動式の回転駆動機構を備えていることを特徴とする請求項５に記載のシリンダボア内面の計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用シリンダブロックにおけるシリンダボア内面の計測装置に関し、特にシリンダボアの有効容積内に収容配置した上で、シリンダブロックに対してシリンダヘッドやロアブロックを組み付けた状態での計測を可能としたシリンダボア内面の計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、内燃機関におけるシリンダブロックのシリンダボア（ライナータイプを含む）はボーリング等の機械加工や数段階のホーニング加工等をもって所定寸法に仕上げられるが、シリンダブロックに対してシリンダヘッドやロアブロックあるいはトルクコンバーター等がボルト等にて組み付けられて初めて内燃機関たるエンジンとして機能するようになる。
【０００３】
その場合に、シリンダブロックに対するシリンダヘッド等のボルト締結力が多かれ少なかれシリンダボアの円筒度等の精度に影響することが知られており、したがって、シリンダブロックに対してシリンダヘッドやロアブロックあるいはトルクコンバーター等が組み付けられたエンジンとしてのいわゆる正規組立状態でシリンダボアの内径等を正確に計測したいという要請がある。
【０００４】
その一方、シリンダブロックにおけるシリンダボアの内径や円筒度を計測する手段としては、例えば特許文献１，２に記載のように、シリンダボアのホーニング加工に際して非接触式の圧電素子やエアマイクロメータあるいは接触式の電気マイクロメータ等を用いて計測するものが広く知られている。
【特許文献１】特開平５−２７７９２８号公報（図１）
【特許文献２】特開２００４−１１４２３６号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、シリンダボアのホーニング加工で使用されている計測手段は、ホーニングヘッドと同様にシリンダボアの上面からボア内部に挿入することを前提としているため、先に述べたようにシリンダブロックに対してシリンダヘッドやロアブロックあるいはトルクコンバーター等が組み付けられた状態でシリンダボアの内径等を正確に計測したいという要請には到底応えることができない。
【０００６】
そこで、本発明は、このような要請に応えることができる計測装置を提供しようとするものである。すなわち、本発明は、シリンダボアの有効容積内に収容配置することができて、しかもシリンダブロックに対してシリンダヘッド等が組み付けられた状態でシリンダボアの内径等を正確に計測することができる計測装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、シリンダブロックにおけるシリンダボアの有効容積内に収容配置されて少なくともシリンダボアの内径を計測する装置であって、シリンダボアに内挿された上で内径把持方式にてシリンダボアの内周面に着脱可能に固定される計測ヘッドに、複数の非接触式の変位センサと、計測ヘッドのボアストローク方向の位置を規制する位置規制手段とを設けたことを特徴とする。
【０００８】
なお、変位センサ等に付帯することになるケーブルは、例えばロアブロック下部のオイルパンのドレーン穴等を利用して外部に引き出すことが可能である。
【０００９】
上記位置規制手段は、例えば請求項２に記載のように、シリンダボアのうちシリンダヘッド着座面側のショルダー部に係合する段状部を有する蓋体をもって形成し、この蓋体は、計測ヘッドの上面側に同芯状に且つ着脱可能に連結されているものとする。
【００１０】
望ましくは、請求項３に記載のように、上記計測ヘッドは、シリンダボアに内挿された上で内径把持方式にてシリンダボアの内周に着脱可能に固定されるチャックと、このチャックの上面側に結合されるとともに複数の非接触式の変位センサが埋設されたセンサホルダとをもって形成されているものとする。
【００１１】
したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、最初に計測ヘッドをシリンダボアに内挿した上で内径把持方式にて所定の位置に自己保持させる。その状態で、例えばシリンダブロックに対してシリンダヘッド等をボルト締結にて組み付けて、エンジンとしての正規組立状態を再現する。そして、上記計測ヘッドに装着されている変位センサにてシリンダボアの内径等を計測する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、計測ヘッドがシリンダボアの有効容積内に収容可能なサイズとなっていることにより、シリンダブロックに対してシリンダヘッド等が組み付けられた状態にありながらもシリンダボアの内径等を正確に計測することができ、特にシリンダヘッドの結合締結力等の影響によるシリンダボアの寸法変化を的確に把握できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図２〜５は本発明に係る計測装置のより具体的な実施の形態を示す図であり、図１に示すように、例えば自動車用エンジン１の特定の気筒のシリンダボア２にピストン３に代えて計測ヘッド１０を内挿した上で、エンジン１としての正規組立状態にてそのシリンダボア２の内径を計測する場合の例を示している。なお、ここにいう正規組立状態とは、所定数の気筒のシリンダボア（ライナータイプを含む）２，２‥を有するシリンダブロック５に対して、シリンダヘッド６やロアブロック７、オイルパン８およびトルクコンバータ９等をボルト締結方式にて組み付けた状態をいう。
【００１４】
図２に示すように、本実施の形態の計測装置は、円筒状の計測ヘッド１０を母体としてその計測ヘッド１０の上面に位置規制手段としての略円板状の蓋体１１を着脱装着に装着したものであり、さらに、計測ヘッド１０は円筒状のチャック１２の上に同じく同径の円筒状のセンサホルダ１３を積み重ねた上で一体的に固定することで構成されている。そして、計測ヘッド１０の外径はシリンダボア２にスムーズに内挿し得るようにシリンダボア２の内径よりもわずかに小さく設定してある。
【００１５】
チャック１２は、図２のほか図３に示すように、胴部１５ａに複数のスリット（すり割り溝）１４，１４‥が形成されたカップ状のチャックボデイ１５に手動式の拡径機構１６を内蔵したものであり、後述するようにジャックボデイ１５の胴部１５ａ自体がいわゆるコレットの形態で拡縮径可能であるが故に、チャック１２はいわゆる内径把持方式のチャックとして機能することになる。
【００１６】
チャックボデイ１５の内周にはその等分位置に複数のウエッジブロック１７を固定配置してあるとともに、各ウエッジブロック１７はチャックボデイ１５に内接するサポートプレート１８に径方向にスライド可能に支持させてある。そして、複数のウエッジブロック１７の内周側には、傾斜面１９をもって各ウエッジブロック１７と摺接するいわゆるテーパコーン状のドライブブロック２０を配置してあるとともに、そのドライブブロック２０とサポートプレート１８およびチャックボデイ１５の底壁部１５ｂの三者を貫通するようにしてロックナット２１付きのクランプボルト２２を配置してある。クランプボルト２２はそのおねじ部２３がドライブブロック２０の内周面のめねじ部２４と螺合していて、例えばクランプボルト２２を締め込んだ時にはドライブブロック２０と各ウエッジブロック１７との摺接のためにドライブブロック２０が矢印ａ方向に移動して、チャックボデイ１５の胴部１５ａが矢印ｂ方向に拡径することになる。これにより、ウエッジブロック１７とドライブブロック２０およびクランプボルト２２の三者により、チャックボデイ１５の胴部１５ａを拡縮径させるための拡径機構１６を構成してある。
【００１７】
一方、チャック１２の上面に同芯状に且つ一体的に固定したセンサホルダ１３には、中央部に芯出し（センタリング）のための位置決め穴２５を形成してあるとともに、図４にも示すようにその円筒外周面には例えば８列４段にわたり非接触式の変位センサとして渦電流式の複数の変位センサ２６を装着してある。そして、各変位センサ２６はその検出面が径方向を指向するように取付孔２７に挿入した上で止めねじ２８にて固定してある。
【００１８】
ここで、上記のようにチャック１２とセンサホルダ１３をもって構成した計測ヘッド１０は、シリンダボア２の有効容積内に収容配置できる形状およびサイズであればよく、図２に示した円筒状以外に角柱状等とすることも可能である。また、チャック１２とセンサホルダ１３との固定方式も要は両者が同芯状に結合されていればよく、ボルト等のねじ締め方式、接着あるいは圧入等の任意の固定方式を採用することが可能である。さらに、センサホルダ１３に対する変位センサ２６の固定方式も接着剤にて固定する構造としてもよい。
【００１９】
また、図２に示した円板状の蓋体１１は、上面に把手部２９を設けてあるほか、下面には芯出し（センタリング）用の突起部３０を形成してあり、この突起部３０をセンサホルダ１３側の位置決め穴２５に嵌合させた上で図示しないボルトにて着脱可能に結合するようになっている。そして、上記の位置決め穴２５と突起部３０との嵌合のためにセンサホルダ１３ひいては計測ヘッド１０に対する蓋体１１の同芯精度が保たれることになる。
【００２０】
さらに、蓋体１１の外周には図５の（Ｂ）に示すように計測ヘッド１０の直径よりもわずかに大きなフランジ部３１を張り出し形成し、もってシリンダボア２の上端内周面に内接しつつシリンダヘッド着座面側のショルダー部３２に係合する段状部３３を形成してある。これにより、蓋体１１と一体となった計測ヘッド１０をシリンダボア２の上面側から静かに挿入し、蓋体１１側の段状部３３をシリンダボア２のショルダー部３２に係合させることで、シリンダボア２に対する計測ヘッド１０のボアストローク方向の位置が規制されるようにしてある。
【００２１】
このように構成された計測装置によれば、最初に図２に示すようにチャック１２とセンサホルダ１３とが一体化された計測ヘッド１０の上に蓋体１１を同芯状に且つ一体的に結合する。この時、チャック１２のチャックボデイ１５は予め縮径状態としておく。
【００２２】
次いで、蓋体１１の把手部２９を掴んだ上で、計測ヘッド１０を図５の（Ａ）に示すように計測対象となるシリンダボア２の上面開口部から静かに挿入し、同図（Ｂ）に示すように蓋体１１の段状部３３をシリンダボア２の内周面に内接させながら同時にシリンダヘッド着座面側のショルダー部３２に係合させる。このように、蓋体１１の段状部３３をシリンダボア２の内周面に内接させながら同時にシリンダヘッド着座面側のショルダー部３２に係合させることで、シリンダボア２に対する計測ヘッド１０の芯出しがなされるとともに、シリンダボア２に対する計測ヘッド１０のボアストローク方向の位置が一義的に定まることになる。
【００２３】
こうして、シリンダボア２に対する計測ヘッド１０のボアストローク方向の位置が定まったならば、図３のほか図５の（Ｂ）に示すようにチャック１２のチャックボデイ１５に内蔵されている拡径機構１６のクランプボルト２２を締め込んで、チャックボデイ１５をいわゆるスカート状に拡径させてチャッキングする。
【００２４】
図５の（Ｂ）にはこのチャックボデイ１５を拡径させたチャッキング状態を模式的に描いてあり、チャッキング状態では拡径したチャックボデイ１５の胴部１５ａがシリンダボア２の内周面に圧接する故に、これをもって計測ヘッド１０が芯出しされながらシリンダボア２の内周面に堅固に固定され、計測ヘッド１０はその状態を自己保持することが可能となる。
【００２５】
この後、図５の（Ｃ）に示すように、計測ヘッド１０に対する蓋体１１の結合を解除して、蓋体１１をシリンダボア２の上面から取り外す。このように蓋体１１を取り外したとしても、計測ヘッド１０は先のチャッキング状態を自己保持していることから、ボアストローク方向の位置が変動することはない。以上をもって、計測ヘッド１０はその全てがシリンダボア２の有効容積内に収容され、シリンダボア２から突出するものが一切なくなることになる。
【００２６】
こうして、シリンダボア２内に計測ヘッド１０が収容配置されたならば、図１に示すようにシリンダブロック５に対してシリンダヘッド６やロアブロック７、オイルパン８、トルクコンバータ９等を所定のボルトを用いて規定トルクにて締め付けて、エンジン１としての正規組立状態を再現する。その後に、予めシリンダボア２内に収容してある変位センサ１０を用いて該当するシリンダボア２の内径を計測する。すなわち、例えばシリンダブロック５に対するシリンダヘッド６等の結合のためのボルト締結力の影響を受けているシリンダボア２の内径を計測する。なお、変位センサ２６に付帯することになるケーブル等は例えばオイルパン８に付帯しているドレーン穴等から外部に引き出すものとする。
【００２７】
このように本実施の形態の計測装置によれば、実際のエンジン組立状態でありながらシリンダボア２の内径を正確に計測することが可能となる。
【００２８】
図６は本発明の第２の実施の形態を示し、図２と共通する部分には同一符号を付してある。すなわち、この第２の実施の形態では、変位センサ２６が装着されたセンサホルダ４２を回転可能な構造としたものである。
【００２９】
図６に示すように、チャック１２のチャックボデイ１５の上には脚部４４付きのスタンド４１を直立姿勢にて立設してあるとともに、そのスタンド４１には略十字状をなすセンサホルダ４２をその軸心回りに回転可能に支持させてある。そして、これらのチャック１２とスタンド４１およびセンサホルダ４２の三者にて計測ヘッド１０を形成してある。
【００３０】
センサホルダ４２の放射状の四つの先端面には先の実施の形態と同様の渦電流式の変位センサ２６を個別に装着してあるとともに、センサホルダ４２の下端にはドリブンギヤ４３を装着してある。また、スタンド４１の脚部４４にはこれと平行に回転シャフト４５を設けてあるとともに、回転シャフト４５の先端にはドライブギヤ４６を装着してあり、そのドライブギヤ４６をセンサホルダ４２側のドリブンギヤ４３に噛み合わせてある。さらに、回転シャフト４５の下端部からチャック１２側に向けてエクステンションシャフト４７を延長形成し、もってチャック１２の裏面側からいわゆる遠隔操作にてセンサホルダ４２を回転操作できるようにしてある。つまり、エクステンションシャフト４７の回転操作に応じ、回転シャフト４５、ドライブギヤ４６およびドリブンギヤ４３を介して複数の変位センサ２６をセンサホルダ４２ごと回転させることが可能な構成としてある。
【００３１】
したがって、エクステンションシャフト４７や回転シャフト４５、ドライブギヤ４６およびドリブンギヤ４３の各要素は、センサホルダ４２を手動にて回転駆動させるための回転駆動機構４８を構成している。
【００３２】
この第２の実施の形態によれば、シリンダボア２に対する計測ヘッド１０の装着方法は第１の実施の形態として図５に示したものと同様である。ただし、計測ヘッド１０をシリンダボア２に装着した後に、エンジン１としての組立状態を再現するべく図１のシリンダブロック５に対してシリンダヘッド６やロアブロック７およびトルクコンバータ９等を結合したとしても、図１に示したオイルパン８は結合せずに、実質的にエンジン１の下面を開口させておく。これは、エンジン１としての組立状態を再現した状態においても、先に述べたエクステンションシャフト４７の回転操作を可能にするためである。
【００３３】
その後に、第１の実施の形態と同様に変位センサ２６を用いてシリンダボア２の内径を計測することになるが、センサホルダ４２が回転可能であるが故に、センサホルダ４２を所定の回転位置に割り出したならば、その位置にてセンサホルダ４２を一旦停止させて計測を行う。そして、以降は、エクステンションシャフト４７の回転操作によるセンサホルダ４２の割り出しと計測とをｎ回繰り返すことになる。
【００３４】
なお、必要に応じ、センサホルダ４２のみを回転可能な構成として、図６に示したドリブンギヤ４３やドライブギヤ４６のほか回転シャフト４５およびエクステンションロッド４７を廃止して、センサホルダ４２の回転方向の割り出しを予め手動にて行った上で計測ヘッド１０を該当するシリンダボア２に挿入するようにしてもよい。
【００３５】
図７は本発明の第３の実施の形態を示し、図６と共通する部分には同一符号を付してある。すなわち、この第３の実施の形態では、変位センサ２６が装着されたセンサホルダ４２を電動式のモータ５２にて回転させる構造としたものである。
【００３６】
図７に示すように、チャック１２とともに計測ヘッド１０を構成しているスタンド５１の上端に回転駆動機構５３としての小型のモータ５２を搭載し、そのモータ５２の出力軸に回転可能なセンサホルダ４２を連結してある。なお、モータ５２としてはステッピングモータやサーボモータ等の汎用モータの使用で足りる。
【００３７】
この第３の実施の形態によれば、遠隔操作によるモータ５２の起動に基づきセンサホルダ４２を割り出し回転させることができ、先の第２の実施の形態と同様にセンサホルダ４２の割り出しと計測とをｎ回繰り返す場合に好都合であり、特にシリンダボア２の円周方向においていわゆる多点計測を行う場合に好都合となる。
【００３８】
なお、このようなモータ回転方式を採用するにあたり、先に図６に示したエクステンションシャフト４７をモータ５２にて回転させるようしても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る計測装置の第１の実施の形態を示す図で、エンジンのシリンダボアに計測ヘッドを挿入した状態を示す概略説明図。
【図２】図１に示す計測ヘッドの詳細を示す分解説明図。
【図３】図２に示すチャックの詳細を示す断面説明図。
【図４】図３に示すチャックの水平断面図。
【図５】図２に示す計測ヘッドのシリンダボアへの挿入手順を示す工程説明図。
【図６】本発明に係る計測ヘッドの第２の実施の形態を示す分解説明図。
【図７】本発明に係る計測ヘッドの第３の実施の形態を示す分解説明図。
【符号の説明】
【００４０】
１…エンジン
２…シリンダボア
５…シリンダブロック
１０…計測ヘッド
１１…蓋体（位置規制手段）
１２…チャック
１３…センサホルダ
１５…チャックボデイ
１６…拡径機構
２６…変位センサ
３２…ショルダー部
３３…段状部
４１…スタンド
４２…センサホルダ
４３…ドリブンギヤ
４５…回転シャフト
４６…ドライブギヤ
４７…エクステンションシャフト
４８…回転駆動機構
５１…スタンド
５２…モータ
５３…回転駆動機構
【図１】
2006170676.tif 000003
【図２】
2006170676.tif 000004
【図３】
2006170676.tif 000005
【図４】
2006170676.tif 000006
【図５】
2006170676.tif 000007
【図６】
2006170676.tif 000008
【図７】
2006170676.tif 000009