(57)【要約】【課題】内燃機関のクランクシャフトを軸支する軸受のように軸方向に複数個配設されている被測定物や深穴の真円度、円筒度、円心度、内径を高精度に測定することができ、かつ安価な内周面測定装置を提供する。【解決手段】内周面測定装置は、測定領域に第１のスピンドル支持穴を備えた基台と、該基台に配設され測定領域の上方位置において第１のスピンドル支持穴と同一軸線上に設けられた第２のスピンドル支持穴を備えたスピンドル支持部を有する支持枠と、基台上に配設され測定領域と被測定物載置領域との間を移動可能に構成された被測定物を載置するテーブルと、第１のスピンドル支持穴と測定領域に位置付けられた被測定物の被測定穴および第２のスピンドル支持穴を挿通して着脱可能に配設されるスピンドルと、該スピンドル内に軸方向に移動可能に配設された計測手段と、該計測手段を該スピンドル内に軸方向に移動せしめる移動手段と、スピンドルを回転せしめる回転手段とを具備している。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定領域に第１のスピンドル支持穴を備えた基台と、該基台に配設され該測定領域の上方位置において該第１のスピンドル支持穴と同一軸線上に設けられた第２のスピンドル支持穴を備えたスピンドル支持部を有する支持枠と、該基台上に配設され該測定領域と被測定物載置領域との間を移動可能に構成された被測定物を載置するテーブルと、該第１のスピンドル支持穴と該測定領域に位置付けられた被測定物の被測定穴および該第２のスピンドル支持穴を挿通して着脱可能に配設されるスピンドルと、該スピンドル内に軸方向に移動可能に配設された計測手段と、該計測手段を該スピンドル内に軸方向に移動せしめる移動手段と、該スピンドルを回転せしめる回転手段と、を具備している、ことを特徴とする内周面測定装置。
【請求項２】
該移動手段は、該スピンドル内に軸方向に沿って配設され回転可能に支持された雄ネジロッドと、該雄ネジロッドに螺合され該計測手段が装着されている雌ネジブロックと、該雄ネジロッドを回転駆動するサーボモータとからなっている、請求項１記載の内周面測定装置。
【請求項３】
該回転手段は、該サーボモータと、該サーボモータと該スピンドルとの間に配設されたクラッチを具備している、請求項２記載の内周面測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のクランクシャフトを軸支する軸受等の内周面の真円度、円筒度、同心度、内径等を測定する内周面測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関のクランクシャフトを軸支する軸受は、シリンダブロック側とベアリングキャップ側とに分割して形成されており、軸方向に複数個配設されている。シリンダブロック側の軸受部とベアリングキャップ側の軸受部は、それぞれの製造段階では真円度、円筒度、同心度、内径等は設計寸法通りに製作されている。しかしながら、ベアリングキャップをシリンダブロックに組み付けるために締結ボルトによって締めつけると、その締め付け力によって歪みが生じる。従って、ベアリングキャップをシリンダブロックに装着した状態における軸受の真円度、円筒度、同心度、内径等測定する必要がある。
【０００３】
上述した内燃機関のクランクシャフトを軸支する軸受等の内周面の真円度、円筒度、同心度、内径等の測定は、一般にエアーマイクロメータ、電気マイクロメータ、シリンダゲージが用いられている。また、リング状部品の内径測定装置として、中央部に開口を有するリング状部品の載置テーブル上にＶガイドを設け、該Ｖガイドの頂角を２等分するライン上にスライダをスライドしうるように配設し、該スライダを上記載置テーブルの開口に貫通させ、該スライダの載置テーブル上の貫通部分に測定子を設け、上記Ｖガイドにリング状部品を当接させて該リング状部品内周面の２つの当接箇所を上記測定子のスライド方向両側に位置させ、上記測定子を上記当接箇所の一方から他方までスライドさせ、該測定子のスライド距離からリング状部品の内径を測定するようにしたものが提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
【特許文献１】
実開平６−５１８０７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
而して、上述した測定装置は、１断面につき１か所あるいは数カ所しか測定できないため、全体の真円度を測定することができない。また、上述した測定装置は、内燃機関のクランクシャフトを軸支する軸受のように軸方向に複数個配設されている部品を測定することは困難である。なお、内周面の真円度、円筒度、同心度、内径等を高精度に測定する測定器として３次元測定機が実用化されているが、３次元測定機は非常に高価である。
【０００６】
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、その主たる技術的課題は、内燃機関のクランクシャフトを軸支する軸受のように軸方向に深く複数個配設されている被測定物や深穴の真円度、円筒度、同心度、内径を高精度に測定することができ、かつ安価な内周面測定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決するために、本発明によれば、測定領域に第１のスピンドル支持穴を備えた基台と、該基台に配設され該測定領域の上方位置において該第１のスピンドル支持穴と同一軸線上に設けられた第２のスピンドル支持穴を備えたスピンドル支持部を有する支持枠と、該基台上に配設され該測定領域と被測定物載置領域との間を移動可能に構成された被測定物を載置するテーブルと、該第１のスピンドル支持穴と該測定領域に位置付けられた被測定物の被測定穴および該第２のスピンドル支持穴を挿通して着脱可能に配設されるスピンドルと、該スピンドル内に軸方向に移動可能に配設された計測手段と、該計測手段を該スピンドル内に軸方向に移動せしめる移動手段と、該スピンドルを回転せしめる回転手段と、を具備している、ことを特徴とする内周面測定装置が提供される。
【０００８】
上記移動手段は、上記スピンドル内に軸方向に沿って配設され回転可能に支持された雄ネジロッドと、該雄ネジロッドに螺合され上記計測手段が装着されている雌ネジブロックと、該雄ネジロッドを回転駆動するサーボモータとからなっている。また、上記回転手段は、上記サーボモータと、該サーボモータと上記スピンドルとの間に配設されたクラッチを具備している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された内周面測定装置の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
図１には本発明に従って構成された内周面測定装置の側面図が示されており、図２には図１におけるＡ−Ａ断面図が示されている。図示の内周面測定装置は、矩形状の基台２を具備している。この基台２の上面には、長手方向（図１において左右方向）に延びる２本の案内レール２１、２２が平行に配設されている。また、基台２の図１において右端部中央の測定領域には第１のスピンドル支持穴２３が設けられている。この第１のスピンドル支持穴２３には、ラジアルエアベアリング２４が装着されている。このように構成された基台２の図１において右端部には、門型の支持枠３が配設されている。この門型の支持枠３は、基台２の図１において両側部上面にそれぞれ立設された支持柱部３１、３２と、該支持柱部３１と３２の上端を連結するスピンドル支持部３３とからなっている。測定領域の上方位置であるスピンドル支持部３３の中央部には、第２のスピンドル支持穴３３１が上下方向に貫通して設けられている。この第２のスピンドル支持穴３３１の下部にはラジアルエアベアリング３４が装着され、その上部には後述するスピンドルの被支持フランジを支持するスラストベアリング３５が配設されている。なお、上記基台２に設けられた第１のスピンドル支持穴２３とスピンドル支持部３３に設けられた第２のスピンドル支持穴３３１は、同一軸線上に設けられている。従って、第１のスピンドル支持穴２３に装着されたラジアルエアベアリング２４と第２のスピンドル支持穴３３１に装着されたラジアルエアベアリング３４およびスラストベアリング３５は、同一軸線上に配設されることになる。
【００１０】
上記基台２上には、上記２本の案内レール２１、２２に沿って移動可能に構成された被測定物を載置するテーブル４が配設されている。このテーブル４の下面には、上記案内レール２１、２２にそれぞれ嵌合する被案内溝４１１、４２１を備えた移動ブロック４１、４２が配設されている。また、テーブル４の図１において右端部の幅方向中央部には、図２に示すようにスピンドル挿通穴４３が設けられている。このように構成されたテーブル４は、案内レール２１、２２上に沿って図１において２点差線で示す被測定物載置領域と実線で示す測定領域の間を移動することができる。なお、基台２には、テーブル４が測定位置に位置付けられた状態で図１において右方への移動を規制するストッパー２５が設けられている。
【００１１】
図示の実施形態における内周面測定装置は、測定領域に位置付けられたテーブル４上に載置された被測定物の被測定穴を挿通して配設されるスピンドル５を具備している。このスピンドル５は、測定手段支持部５１と、該測定手段支持部５１の上端に連続して形成された円柱状の第１の被回転支持部５２と、該第１の被回転支持部５２の上端に設けられた被支持フランジ５３と、測定手段支持部５１の下端に接続して設けられた円筒状の第２の回転被支持部５４とからなっている。測定手段支持部５１は、図３に示すように外周の一側（図３において右側）が開放された収容空間５１１を備えている。この収容空間５１１は、横断面が矩形状に形成され軸方向に沿って設けられている。この収容空間５１１を形成する図３において左側壁には上下方向にのびる案内レール５１２が設けられている。
【００１２】
上記スピンドル５の測定手段支持部５１に形成された収容空間５１１に中心部には、雄ネジロッド６が軸方向に沿って配設されている。この雄ネジロッド６は、その上端部が図４に示すように上記第１の被回転支持部５２の下端部に装着されたベアリング６１によって回転可能に軸支され、その下端部が図５に示すように上記第２の被回転支持部５４に装着されたベアリング６２によって回転可能に軸支されている。このように構成された雄ネジロッド６には、雌ネジブロック６３が螺合されている。この雌ネジブロック６３は直方体状に形成されており、その図３において左側面には上記案内レール５１２に嵌合する被案内溝６３１が形成されている。従って、雄ネジロッド６を一方向または他方向に回転することにより、雌ネジブロック６３は測定手段支持部５１の収容空間５１１を案内レール５１２に沿って上下方向に移動せしめられる。雌ネジブロック６３には、上記測定手段支持部５１の収容空間５１１の開放側側面に計測手段としての変位センサ７が装着されている。この変位センサ７は、接触式センサでも被接触式センサでもよく、その検出信号を後述するコンピュータに送る。
【００１３】
図示の実施形態における内周面測定装置は、上記雄ネジロッド６およびスピンドル５を回動する回動機構８を具備している。この回動機構８は、図５に示すように正転および逆転可能なサーボモータ８１と、該サーボモータ８１の駆動軸８１１に連結された回転軸８２と、該回転軸８２からスピンドル５へ駆動力を伝達または遮断する電磁クラッチ８３とを備えており、これらはケース８４によって上記基台２の下面に装着されている。上記回転軸８２の上端部には横断面が正方形の嵌合凹部８２１が形成されており、この嵌合凹部８２１に上記雄ネジロッド６の下端部に形成された横断面が正方形の係合部６３１が嵌合するようになっている。上記電磁クラッチ８３の上部には駆動板８３１が配設され、該駆動板８３１に上方に突出する駆動ピン８３２が配設されている。この駆動ピン８３２に上記スピンドル５の第２の被回転支持部５４の下面に形成された嵌合穴５４１が嵌合するようになっている。このように構成された電磁クラッチ８３は、除勢されているときには回転軸８２からスピンドル５への動力伝達が遮断されており、付勢されるとサーボモータ８１から回転軸８２に伝達された駆動力は、駆動板８３１および駆動ピン８３２を介してスピンドル５の第２の被回転支持部５４に伝達する。
【００１４】
以上のように構成された回動機構８は、電磁クラッチ８３が除勢されている状態ではサーボモータ８１から回転軸８２に伝達された駆動力を雄ネジロッド６に伝達し、該雄ネジロッド６を回転駆動する。この結果、雄ネジロッド６に螺合された雌ネジブロック６３は、上方または下方に移動せしめられる。従って、サーボモータ８１、回転軸８２、雄ネジロッド６および変位センサ７を装着した雌ネジブロック６３は、計測手段をスピンドル内に軸方向に移動せしめる移動手段として機能する。また、回動機構８は、電磁クラッチ８３が付勢されるとサーボモータ８１から回転軸８２に伝達された駆動力は、駆動板８３１および駆動ピン８３２を介してスピンドル５の第２の被回転支持部５４に伝達し、スピンドル５を回転駆動する。このとき回転軸８２によって雄ネジロッド６も回転するので、雄ネジロッド６とスピンドル５とともに回転する雌ネジブロック６３との間には相対回転速度差が生じないため、雌ネジブロック６３は軸方向に移動することはない。従って、サーボモータ８１、回転軸８２および電磁クラッチ８３は、スピンドルを回転せしめる回転手段として機能する。
【００１５】
図示の実施形態における内周面測定装置は、上記スピンドル５の回転を規制する回転規制手段８５を具備している。この回転規制手段８５は、ケース８４に配設されたエアシリンダ８５１と、該エアシリンダ８５１のピストンロッド８５２の先端に配設されたブレーキパッド８５３とからなっており、ブレーキパッド８５３を上記電磁クラッチ８３の駆動板８３１の外周面に押圧することにより、スピンドル５の回転を規制する。
【００１６】
以上のように構成された内周面測定装置は、図６に示すように変位センサ７からの検出信号を演算処理するコンピュータ９に出力する。コンピュータ９は、演算結果を表示手段９１に表示し、また、プリンタ９２に出力する。
【００１７】
図示の実施形態における内周面測定装置は以上のように構成されており、以下内燃機関のクランクシャフトを軸支する軸受の内周面を測定する作動について説明する。
測定作業を開始するに際しては、テーブル４は図１において２点差線で示す被測定物載置領域に位置付けられている。また、スピンドル５は、支持枠３のスピンドル支持部３３から上方に抜き取られている。被測定物載置領域に位置付けられているテーブル４の所定位置に内燃機関のシリンダブロック１０を載置し、図示しない固定手段によって固定する。テーブル４の所定位置にシリンダブロック１０を固定したならば、テーブル４を図１において実線で示す測定領域に位置付ける。
【００１８】
シリンダブロック１０を所定位置に固定したテーブル４が測定領域に位置付けられると、図７に示すようにスピンドル支持部３３に装着されたスラストベアリング３５およびラジアルエアベアリング３４と、基台２に装着されたラジアルエアベアリング２４と、シリンダブロック１０のクランクシャフトを軸支する各軸受１００およびテーブル４に設けられたスピンドル挿通穴４３の軸中心線が同一軸線上に位置付けられる。このようにして、シリンダブロック１０を所定位置に固定したテーブル４を測定領域に位置付けたならば、図７に示すようにスピンドル５を支持枠３のスピンドル支持部３３の上方からスラストベアリング３５およびラジアルエアベアリング３４を通して、シリンダブロック１０に設けられた各軸受１００の内を挿通して配設する。このとき、軸受１００はシリンダブロック側軸受部１０１部にはベアリングキャッブ１０２が装着されている。このようにしてスピンドル５を配設し被支持フランジ５３がスラストベアリング３５上に当接した状態で、スピンドル５はスラストベアリング３５とラジアルエアベアリング３４およびラジアルエアベアリング２４によって回転可能に支持される。この状態において、図５に示すように第２の被回転支持部５４の下面に形成された嵌合穴５４１が電磁クラッチ８の駆動板８３１に立設された駆動ピン８３２に嵌合するとともに、雄ネジロッド６の下端部に形成された係合部６３１が回転軸８２の上端部に設けられた嵌合凹部８２１に嵌合する。このようにして、計測準備が終了する。
【００１９】
次に、サーボモータ８１を正転または逆転駆動して雄ネジロッド６を一方向または他方向に回転し、雌ネジブロック６３を上方または下方に移動することにより、雌ネジブロック６３に装着された変位センサ７を例えば上記シリンダブロック１０に設けられたクランクシャフトを軸支する軸受１００の最下位の軸受位置に位置付ける。このとき、電磁クラッチ８は除勢されているとともに、回転規制手段８５のエアシリンダ８５１を作動してブレーキパッド８５３を上記電磁クラッチ８３の駆動板８３１の外周面に押圧し、スピンドル５の回転を規制する。次に、エアシリンダ８５１の作動を解除してブレーキパッド８５３による駆動板８３１への押圧を解除する。そして、電磁クラッチ８を付勢してサーボモータ８１を例えば正転方向に駆動し、スピンドル５を１回転する。この結果、スピンドル５とともに回転する雌ネジブロック６３に装着された変位センサ７は、軸受１００の内周面に沿って１回転し、その検出信号をコンピュータ９に送る。コンピュータ９は、入力した検出信号を演算処理し、その結果を例えば図８に示す形態で表示手段９１に表示する。図８は所定寸法の半径を有する複数の円および角度が示されたグラフであり、このグラフに変位センサ７からの検出信号をコンピュータ９によって演算処理した結果が図示のようにプロットされる。図８から軸受１００の内周面の真円度、円筒度、同心度、内径を計測することができる。
【００２０】
以上のようにして、上記シリンダブロック１０に設けられた軸受１００の最下位の軸受についての計測を終了したら、サーボモータ８１を正転駆動して雄ネジロッド６を一方向に回転し、雌ネジブロック６３を上方に移動することにより、雌ネジブロック６３に装着された変位センサ７を最下位から２番目の軸受１００に対応する位置に位置付ける。そして、上述したようにスピンドル５を１回転して２番目の軸受１００の内周面を計測する。このような動作を３番目および最上位の軸受１００に対しても実行することにより、シリンダブロック１０に設けられた軸受１００の全てについて測定することができる。
【００２１】
以上のように、図示の実施形態における内周面測定装置によれば、回転規制手段８５を作動してスピンドル５の回転を規制した状態でサーボモータ８１を正転または逆転駆動して雄ネジロッド６を一方向又は他方に回転することにより、変位センサ７を装着した雌ネジブロック６３の上下方向に移動することができるので、軸方向に複数個配設されている部品の内周面や深穴の内周面の測定も容易に行うことができる。また、図示の実施形態における内周面測定装置によれば、スピンドル５を１回転することにより変位センサ７を被測定物の内周面の角度と変位情報を得ることができるので、真円度、円筒度、同心度、内径を容易に計測することができる。なお、上述した実施形態においては回転駆動手段としてサーボモータ８１を用いた例を示したが、回転駆動手段としてはステップモータ等他の駆動手段を用いることができる。また、上記実施形態においては計測手段の移動手段として雄ネジロッド６を用いた例を示したが、移動手段としてはプーリとベルト等他の移動機構を用いてもよい。更に、上記実施形態において内径測定時には、リングゲージを計測位置に近接して設けてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明による内周面測定装置によれば、移動手段によって計測手段をスピンドル内に軸方向に移動せしめることができるので、軸方向に複数個配設されている部品の内周面や深穴の内周面の測定も容易に行うことができる。また、本発明による内周面測定装置によれば、回転手段によってスピンドルを１回転することにより計測手段を被測定物の内周面の角度と変位情報を得ることができるので、真円度、円筒度、同心度、内径を容易に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された内周面測定装置の側面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図。
【図３】図２におけるＢ−Ｂ断面図。
【図４】図２におけるＣ部拡大図。
【図５】図２におけるＤ部拡大図。
【図６】本発明による内周面測定装置を構成する変位センサからの検出信号を演算処理する処理システムの概略構成図。
【図７】本発明による内周面測定装置を構成するスピンドルの装着状態を示す説明図。
【図８】図６に示す処理システムによって出力されるグラフの位置例を示す説明図。
【符号の説明】
２：基台
２１、２２：案内レール
２３：第１のスピンドル支持穴
２４：ラジアルエアベアリング
２５：ストッパー
３：支持枠
３１、３２：支持柱部
３３：スピンドル支持部
３３１：第２のスピンドル支持穴
３４：ラジアルエアベアリング
３５：スラストベアリング
４：テーブル
４１、４２：移動ブロック
４１１、４２１：被案内溝
５：スピンドル
５１：測定手段支持部
５１２：案内レール
５２：第１の被回転支持部
５３：被支持フランジ
５４：第２の回転被支持部
６：雄ネジロッド
６１、６２：ベアリング
６３：雌ネジブロック
６３１：被案内溝
７：変位センサ
８：回動機構
８１：サーボモータ
８２：回転軸
８３：電磁クラッチ
８５：規制手段
８５１：エアシリンダ
９：コンピュータ
９１：表示手段
９２：プリンタ
【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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【図７】
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【図８】
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