(57)【要約】【課題】測定ヘッドと砥石との接触を防止するとともに、回転軸線を中心に旋回運動する円筒状ワークに測定ヘッドを追従させることのできる、単純な機構を用いたピン径測定装置を提供すること。【解決手段】ピン径測定装置１０は、切り込み方向に移動する刃物台８２に固定された固定アーム１１、固定アーム１１と平行に移動する可動アーム１２、及び固定アーム１１と可動アーム１２との夫々に支点部材１４で連結され互いに平行な２本の連結アーム１３、１３、とからなる平面四節リンク機構１５を有し、ワーク５５の径を測定する測定ヘッド１７が平面四節リンク機構１５に保持されている。これにより回転軸線Ｃを中心に旋回運動する円筒状のワーク５５に測定ヘッド１７を追従させることができるようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線を中心に旋回運動しながら加工される円筒形状のワークの径を測定するピン径測定装置において、
切り込み方向に移動する刃物台に固定された固定アーム、該固定アームと平行に移動する可動アーム、及び前記固定アームと前記可動アームとの夫々に回転支点で連結され互いに平行な２本の連結アーム、とからなる平面四節リンク機構と、
該平面四節リンク機構に保持されて、前記ワークに当接したまま前記ワークの旋回運動に追従し、前記ワークの径を測定する測定ヘッドとを有することを特徴とするピン径測定装置。
【請求項２】
前記平面四節リンク機構を駆動するリンク駆動手段と、
前記可動アームの先端に取り付けられ、前記ワークに当接するガイド部材と、
前記可動アームに揺動自在に取り付けられたホルダーアームと、
前記ホルダーアームを前記可動アームに対して揺動させるホルダーアーム駆動手段と、を有し、
前記測定ヘッドは前記ホルダーアームに取り付けられ、
前記ガイド部材又は前記測定ヘッドが前記ワークに当接したまま前記ワークの旋回運動に追従可能に構成されたことを特徴とする、請求項１に記載のピン径測定装置。
【請求項３】
前記刃物台に設けられた刃物が研削砥石であり、
前記連結アームのリンク長（回転支点間距離）が前記ガイド部材の端部から前記研削砥石の回転中心までの距離と等しいことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のピン径測定装置。
【請求項４】
前記測定ヘッドは、基準Ｖ台と変位検出器とからなり、
前記基準Ｖ台が前記ワークに当接すると前記ガイド部材の前記ワークへの当接が解除されることを特徴とする、請求項１、２、又は３のうちいずれか１項に記載のピン径測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの径を測定する測定装置に関するもので、特に研削盤などに組込まれ、クランクシャフトのピンなど回転軸線を中心に旋回運動しながら加工される円筒形状ワークの径を測定するピン径測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
クランクシャフトのピンを研削加工する場合、研削盤のワーク台上でクランクシャフトのジャーナル軸心を中心にクランクシャフトを回転させるとともに、砥石台上で回転する研削砥石をクランクピンの旋回運動に合わせて進退移動させて行う。
【０００３】
このクランクピンの径を測定する時は、クランクピンが回転軸線を中心に旋回運動するので、通常の外径測定装置では加工中に測定することが出来ず、加工を一時中断し、静止させた状態で測定を行っていた。
【０００４】
このため、加工時間が延びるという問題のみならず、加工中の定寸信号により加工を終了させる自動定寸加工を行うことができないという問題があった。
【０００５】
このような問題を解決するために、砥石台上に設けた二関節ロボットアームに測定ヘッドを取り付け、測定ヘッドをクランクピンの移動軌跡に追従させるようにした測定機が提案されている（例えば、特許文献１、又は特許文献２参照。）。
【特許文献１】特表平１１−５１３３１７号公報
【特許文献２】特開２００１−２２５２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前述の特許文献１（特表平１１−５１３３１７号公報）に記載された従来技術では、測定ヘッドをクランクピンの移動軌跡に追従させるために、旋回運動するクランクピンの移動ストロークをカバーしたガイド部をクランクピンに当接させながら測定ヘッドをクランクピンの移動軌跡に追従させている。
【０００７】
このため、大きなガイド部材が必要であり、また測定ヘッドの姿勢変化が大きく測定誤差が生じやすいという欠点を有すると共に、測定ヘッドまたは大きなガイド部材が砥石と接触する等の事故がおきる可能性も有していた。
【０００８】
また、前述の特許文献２（特開２００１−２２５２６６号公報）に記載された従来技術では、測定ヘッドをクランクピンの移動軌跡に追従させるために、大きなガイド部材に代えて複雑な機構を有した制限装置を設けている。
【０００９】
ところが、この制限装置は、測定ヘッドの砥石との接触を防止しながら測定ヘッドをクランクピンの移動軌跡に追従させるために複雑な調整が必要であり、実用上問題であった。また、測定ヘッドの姿勢変化による測定誤差の問題も解決されていなかった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、測定ヘッドと砥石との接触を防止するとともに、回転軸線を中心に旋回運動する円筒状ワークに測定ヘッドを追従させることのできる、単純な機構を用いたピン径測定装置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】
【００１１】
本発明は前記目的を達成するために、回転軸線を中心に旋回運動しながら加工される円筒形状のワークの径を測定するピン径測定装置において、切り込み方向に移動する刃物台に固定された固定アーム、該固定アームと平行に移動する可動アーム、及び前記固定アームと前記可動アームとの夫々に回転支点で連結され互いに平行な２本の連結アーム、とからなる平面四節リンク機構と、該平面四節リンク機構に保持されて、前記ワークに当接したまま前記ワークの旋回運動に追従し、前記ワークの径を測定する測定ヘッドとを有することを特徴としている。
【００１２】
本発明によれば、ワークの径を測定する測定ヘッドが平面四節リンク機構に保持されているので、測定ヘッドは一定の姿勢を維持したまま砥石の外周に沿って移動する事ができ、単純な機構で測定ヘッドと砥石との接触を防止するとともに、回転軸線を中心に旋回運動する円筒状ワークに測定ヘッドを追従させることができる。また、測定ヘッドの姿勢変化による測定誤差の発生を防止することができる。
【００１３】
また、本発明は、前記平面四節リンク機構を駆動するリンク駆動手段と、前記可動アームの先端に取り付けられ、前記ワークに当接するガイド部材と、前記可動アームに揺動自在に取り付けられたホルダーアームと、前記ホルダーアームを前記可動アームに対して揺動させるホルダーアーム駆動手段と、を有し、前記測定ヘッドは前記ホルダーアームに取り付けられ、前記ガイド部材又は前記測定ヘッドが前記ワークに当接したまま前記ワークの旋回運動に追従可能に構成されたことを付加的要件としている。
【００１４】
この付加的要件によれば、ガイド部材又は測定ヘッドをワークに当接させたままワークの旋回運動に追従させることができるので、ガイド部材でワークに追従させながら測定時のみ測定ヘッドをワークに当接させてワークの径を測定することができる。このため、測定ヘッドの摩耗を抑制することができる。
【００１５】
また、前記刃物台に設けられた刃物が研削砥石であり、前記連結アームのリンク長（回転支点間距離）が前記ガイド部材の端部から前記研削砥石の回転中心までの距離と等しいことを付加的要件としている。
【００１６】
これによれば、ガイド部材又は測定ヘッドがワークに当接したままワークの旋回運動に追従する時に、ガイド部材の端部から研削砥石の回転中心までの距離が一定に保たれ、ガイド部材が砥石外周に沿って移動するため、ガイド部材が砥石に接触するような事故を防止することができる。
【００１７】
更に、本発明は、前記測定ヘッドは、基準Ｖ台と変位検出器とからなり、前記基準Ｖ台が前記ワークに当接すると前記ガイド部材の前記ワークへの当接が解除されることを付加的要件としている。
【００１８】
これによれば、ワークに当接してワークの旋回運動に追従していたガイド部材が、ワークの測定時に測定ヘッドの基準Ｖ台をワークに当接させることによりワークとの接触面から逃げるので、基準Ｖ台と変位検出器とでワークに対する３点接触がなされ、ワークの径の変位を正確に測定することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明のピン径測定装置によれば、ワークの径を測定する測定ヘッドが平面四節リンク機構に保持されているので、測定ヘッドは一定の姿勢を維持したまま砥石の外周に沿って移動する事ができ、単純な機構で測定ヘッドと砥石との接触を防止するとともに、回転軸線を中心に旋回運動する円筒状ワークに測定ヘッドを追従させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下添付図面に従って本発明に係るピン径測定装置の好ましい実施の形態について詳説する。尚、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。
【００２１】
図１は、本発明に係るピン径測定装置を表わす側面図である。ピン径測定装置１０は、ガイドレール８１に沿って横方向（切り込み方向）に移動する砥石台（刃物台）８２を有する研削盤８０にコラム８３を介して取り付けられている。砥石台８２には研削砥石（刃物）８４が取り付けられ図示しないモータによって回転駆動される。
【００２２】
ピン径測定装置１０は、前記コラム８３に鉛直方向に取り付けられた固定アーム１１、固定アーム１１と平行に配置された可動アーム１２、固定アーム１１と可動アーム１２との夫々に支点部材（回転支点）１４で連結され互いに平行な２本の連結アーム１３、１３とからなる平面四節リンク機構１５、可動アーム１２の先端に取り付けられた延長アーム１２Ａ、延長アーム１２Ａの先端に設けられたガイド部材１８、可動アーム１２に揺動自在に取り付けられたホルダーアーム１６、ホルダーアーム１６の先端に設けられた測定ヘッド１７等から構成されている。
【００２３】
連結アーム１３のリンクアーム長（リンク長、両端部の回転支点間距離）Ｌは、ガイド部材１８の先端から研削砥石８４の回転中心までの距離と等しく、研削砥石８４の半径より僅かに大きく構成され、ガイド部材１８が研削砥石８４に接触しないようになっている。  なお、連結アーム１３の長さを調節可能な構造とし、研削砥石８４の径の変化に対応してリンクアーム長Ｌを調整可能に構成してもよい。
【００２４】
固定アーム１１と２本の連結アーム１３、１３のうちの１本とがリンク駆動手段であるエアーシリンダ２１で接続されている。即ちエアーシリンダ２１の基部が固定アーム１１に回動可能に取り付けられ、エアーシリンダ２１のシャフト２１Ａの先端が連結アーム１３に回動可能に接続されている。従って、シャフト２１Ａの伸縮により平面四節リンク機構１５が駆動され可動アーム１２が固定アーム１１との平行を保ったまま上下に移動する。
【００２５】
また、可動アーム１２とホルダーアーム１６とがホルダーアーム駆動手段であるエアーシリンダ２２で接続されている。即ちエアーシリンダ２２が固定アーム１１に回動可能に取り付けられ、エアーシリンダ２２のシャフト２２Ａの先端がホルダーアーム１６に回動可能に接続されている。従って、シャフト２２Ａの伸縮によりホルダーアーム１６が可動アーム１２との連結部を中心に揺動する。
【００２６】
ホルダーアーム１６の先端に設けられた測定ヘッド１７は、円筒形状のワーク５５に当接するＶ溝を有する基準Ｖ台１９、基準Ｖ台１９のＶ溝の底部に取り付けられた変位検出器２０とから構成されている。変位検出器２０は、長変位が検出できるプランジャー型の光学式リニア検出器が用いられている。
【００２７】
なお、変位検出器２０はプランジャー型の光学式リニア検出器に限らず、ワーク５５の径の変位を検出できるものなら種々の既知の検出器を用いることができる。
【００２８】
基準Ｖ台１９のＶ溝のＶ角度は６０°とした。Ｖ角度が６０°の場合はワーク径の変化を変位検出器２０で１：１の変位として検出できる。ただし、Ｖ角度は６０°に限ることなく、例えば６０°より大きくすることで測定範囲を広くするようにしてもよい。
【００２９】
延長アーム１２Ａの先端に設けられたガイド部材１８は、図２に示すように、ワーク５５との接触部に耐摩耗性のセラミックスからなる当接板１８Ａが取り付けられている。また、図２に示すように、測定ヘッド１７でワーク５５の径を測定するために基準Ｖ台１９のＶ溝をワーク５５に当接させた時は、変位検出器２０のワーク５５との接触点から当接板１８Ａの下面までの鉛直方向距離Ｈは、ワーク５５の半径Ｒよりも僅かに（＋α）大きくなるように構成され、Ｈ＝Ｒ＋αの関係を有している。
【００３０】
従って、ワーク５５に当接している当接板１８Ａは、測定ヘッド１７でワーク５５の径を測定する時に自動的にワーク５５から逃げ、測定に悪影響を及ぼさないようになっている。
【００３１】
図３は、本発明のピン径測定装置で測定されるクランクピンの研削加工を説明する概念図で、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は側面図である。
【００３２】
クランクシャフト５０は、図３（ａ）に示すように、フロントシャフト５１とリアフランジ５２との間に、クランクピン（ワーク）５５で連結された１対のクランクウェブ５４が複数設けられ、それらがジャーナル５３で接続されている。
【００３３】
このクランクシャフト５０のクランクピン５５を研削加工するときは、ジャーナル５３の軸線（回転軸線）Ｃを中心にクランクシャフト５０を回転させる。このクランクシャフト５０の回転により、クランクピン５５は軸線Ｃの回りに旋回運動を行う。
【００３４】
クランクピン５５の旋回運動に追従して研削砥石８４は、図３（ｂ）に示すように、僅かな切り込み送りをかけながら横方向に往復移動する。即ち、クランクピン５５が図の上部（点線で記載）に位置する時は研削砥石８４が図の実線で記載した位置に位置付けられ、クランクピン５５が時計方向に旋回するに従って研削砥石８４が図の２点鎖線で表わす２つの位置の間を僅かな切り込み送りを伴いながら往復移動する。
【００３５】
このように、クランクピン５５の旋回運動に追従した研削砥石８４の横方向移動によってクランクピン５５が研削加工される。この場合のクランクピン５５の研削砥石８４に対する相対移動関係は、図４に示すようになる。即ち、クランクピン５５は研削砥石８４の外周に沿って相対的に上下に往復移動していることになる。
【００３６】
なお、図４ではエアーシリンダ２１及びエアーシリンダ２２が作動して、ガイド部材１８及び測定ヘッド１７がワークであるクランクピン５５から逃げた位置に位置付けられている。
【００３７】
次に、このように構成されたピン径測定装置１０の作用について説明する。先ず、図４に示すように、エアーシリンダ２１及びエアーシリンダ２２が作動して、ガイド部材１８及び測定ヘッド１７がクランクピン５５から逃げた状態で研削加工が開始される。
【００３８】
次いで、エアーシリンダ２１のエア供給が徐々に減じられ、ガイド部材１８が平面四節リンク機構１５の自重により徐々に落下してクランクピン５５に当接し、クランクピン５５の旋回運動に追従する。この時ガイド部材１８は研削砥石８４の外周に沿った軌道で上下に往復移動する。
【００３９】
図５は、エアーシリンダ２２が作動して測定ヘッド１７がクランクピン５５から逃げた状態で、ガイド部材１８が平面四節リンク機構１５の自重によりクランクピン５５に当接し、研削加工中のクランクピン５５の旋回運動に追従している様子を表わしている。
【００４０】
なお、ガイド部材１８がクランクピン５５から逃げた状態で研削加工を開始し、その後にガイド部材１８をクランクピン５５に当接させたが、ガイド部材１８がクランクピン５５に当接している状態から研削加工を開始してもよい。
【００４１】
次に、ガイド部材１８が研削加工中のクランクピン５５に当接してクランクピン５５の旋回運動に追従している状態でエアーシリンダ２２が作動し、測定ヘッド１７の基準Ｖ台１９をワーク５５に当接させる。この動作によりガイド部材１８がクランクピン５５から僅かに離間する。それとともに、今度は測定ヘッド１７が基準Ｖ台１９のＶ溝をクランクピン５５に当接させたままクランクピン５５の旋回運動に追従する。
【００４２】
また、基準Ｖ台１９をワーク５５に当接させることにより、基準Ｖ台１９のＶ溝の底部に取り付けられた変位検出器２０がクランクピン５５の径の変位を検出する。図６は、このクランクピン５５の測定状態を表わしている。
【００４３】
測定が終了すると、エアーシリンダ２１及びエアーシリンダ２２が作動して、ガイド部材１８及び測定ヘッド１７がクランクピン５５から退避する。
【００４４】
このようにして、クランクピン５５の加工中の任意の時点でその径を測定することができる。また、加工の終了間際では測定状態を維持し、クランクピン５５が所定の寸法に仕上がったことを検出して研削盤８０に定寸信号を発信することができる。
【００４５】
以上説明したように、本発明に係るピン径測定装置１０によれば、測定ヘッド１７は一定の姿勢を維持したまま研削砥石８４の外周に沿って移動する事ができ、単純な機構で測定ヘッド１７と研削砥石８４との接触を防止するとともに、回転軸線Ｃを中心に旋回運動する円筒状ワーク（クランクピン５５）に測定ヘッド１７を追従させることができる。また、測定ヘッド１７の姿勢変化がないから重力による測定値変動がない。更に、測定力が研削砥石８４の方向に向くため、円筒状ワーク（クランクピン５５）の変形による測定精度の低下が少ない。
【００４６】
なお、前述の実施の形態では、リンク駆動手段及びホルダーアーム駆動手段としてエアーシリンダ２１、２２を用いたが、本発明はこれに限らず、油圧シリンダ、電動機等既知の駆動手段を用いることができる。
【００４７】
また、平面四節リンク機構１５の下降が自重による下降としたが、エアーシリンダ２１の推力により下降させてもよく、逆にエアーシリンダ２１を平面四節リンク機構１５の自重が軽減するように働かせてもよい。平面四節リンク機構１５の自重が軽減するように働かせた場合は、ワーク全体の撓みを抑え高精度な安定した測定が実現でき、またガイド部材１８の当接板１８Ａの摩耗を軽減するとともに、クランクピン５５に傷を生じさせることもない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態に係るピン径測定装置を表わす側面図
【図２】測定ヘッドを説明する拡大図
【図３】クランクピンの加工を説明する概念図
【図４】クランクピンの研削砥石に対する相対的軌跡を説明する側面図
【図５】ガイド部材がクランクピンの旋回運動に追従する様子を表わす側面図
【図６】クランクピンの測定状態を表わす側面図
【符号の説明】
【００４９】
１０…ピン径測定装置、１１…固定アーム、１２…可動アーム、１３…連結アーム、１４…支点部材（回転支点）、１５…平面四節リンク機構、１６…ホルダーアーム、１７…測定ヘッド、１８…ガイド部材、１９…基準Ｖ台、２０…変位検出器、２１…エアーシリンダ（リンク駆動手段）、２２…エアーシリンダ（ホルダーアーム駆動手段）、５５…クランクピン（ワーク）、８２…刃物台、８４…研削砥石（刃物）、Ｃ…軸線（回転軸線）、Ｌ…リンクアーム長（リンク長、両端部の回転支点間距離）
【図１】
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【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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