(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定個所に対して接近あるいは後退する測定ヘッドを備え、
前記測定ヘッドは、前記測定個所に対して当接することによる動きに基づいて変位量を測定し基準寸法を測定するリニアゲージの測定子と、前記測定ヘッドに対する相対的な動きに基づいて変位量を測定し前記リニアゲージの測定値との差を測定する差動トランスの測定子とを備え、
前記測定ヘッドの前面中央には前記リニアゲージの前記測定子が設けられ、前記リニアゲージの前記測定子の両側には前記差動トランスがこの測定ヘッドと一体的に組み付けられることにより一体的に移動できるように１つずつ設けられ、かつ前記リニアゲージの前記測定子と前記差動トランスの前記測定子とが並列状に配置されている測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の測定装置であって、前記差動トランスがリニアゲージの測定ヘッドに対して取り外し可能となっている測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばクランクシャフトのジャーナル部のように両側のカウンターウェイトで挟まれた狭い部分の外径を多点測定するための測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ワークの外径を測定する装置としては例えば実開昭59-138711号公報に開示されている測定装置が公知である。この技術は、ピストンロッドの先端にダイヤルゲージが取り付けられたエアシリンダを遠隔制御することにより、研削中のワーク表面に対して前記ダイヤルゲージのスピンドルを接触させてその外径を計測するものである。
【０００３】
また外径測定に限らず、平面測定や段差測定が可能な測定装置としてリニアゲージあるいは差動トランスが知られている。リニアゲージは、ワークに接触する測定子の動き量を検出する部分が、光や磁気を利用したディジタルスケールとディジタルカウンタとの組み合わせによって構成されていて、広範囲の測定が可能である。これに対して差動トランスは、その測定子の動きに連動するコアをコイル中で移動させ、このときに発生する誘導起電圧を電気信号として取り出すもので、計測精度がよく小型である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記の公報に開示されているダイヤルゲージを使用した測定装置では、そのダイヤルゲージが大型であり、前記リニアゲージでは測定装置そのものが大型である。したがってこれらの測定装置においては、一点を広範囲に測定することは可能であるが、これらを複数個組み合わせても小ピッチの多点を同時に測定することは困難である。このためクランクシャフトのジャーナル部のように両側にカウンターウェイトがある狭い箇所の多点を同時に測定するには無理がある。
【０００５】
これに対して前記差動トランスは小型であるため、その組み合わせによって小ピッチの多点を同時測定することは可能である。しかし前記コアの移動によって発生する誘導起電圧の直線性を確保できる範囲が狭く、広範囲の測定には不向きである。なおクランクシャフトのジャーナル部などの外径測定において多点を測定するのは、このジャーナル部のテーパーや外周面の膨らみに対する許容値をみるためである。
【０００６】
本発明の一つの目的は、リニアゲージで基準寸法を測定し、差動トランスでリニアゲージによる測定値との差を測定することにより、広い測定範囲で、かつ小ピッチの多点の同時測定を可能とすることである。
【０００７】
本発明のその他の目的は、三点以上の同時測定を可能とし、あるいは必要に応じて一点測定も容易に対応可能とすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、測定装置であって、測定個所に対して接近あるいは後退する測定ヘッドを備え、前記測定ヘッドは、前記測定個所に対して当接することによる動きに基づいて変位量を測定し基準寸法を測定するリニアゲージの測定子と、前記測定ヘッドに対する相対的な動きに基づいて変位量を測定し前記リニアゲージの測定値との差を測定する差動トランスの測定子とを備え、前記測定ヘッドの前面中央には前記リニアゲージの前記測定子が設けられ、前記リニアゲージの前記測定子の両側には前記差動トランスがこの測定ヘッドと一体的に組み付けられることにより一体的に移動できるように１つずつ設けられ、かつ前記リニアゲージの前記測定子と前記差動トランスの前記測定子とが並列状に配置されている。
【０００９】
この構成によれば、前記リニアゲージで基準寸法を測定し、差動トランスでリニアゲージによる測定値との差を測定することにより、広い測定範囲で、かつ小ピッチの多点を同時に測定できる。したがってクランクシャフトのジャーナル部のように両側にカウンターウェイトがある狭い箇所の外径の多点を測定する場合などに最適である。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の測定装置であって、前記差動トランスがリニアゲージの測定ヘッドに対して取り外し可能となっている。
そこでこの差動トランスを取り外すことにより、リニアゲージだけを用いて一点測定を行うことも可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１はクランクシャフトの外径を測定する場合の概要を表した平面図である。この図面で示すように被測定用のワークであるクランクシャフト６０は、その両端面側からフロント側センター１２及びリヤ側センター１４によってクランプされている。そしてフロント側センター１２をサーボモーター１３によって回転させることにより、クランクシャフト６０をその軸線回りに回転させることができるようになっている。
【００１３】
また前記ベッド１０の上面には、クランクシャフト６０の左右両側（図１の上下両側）において測定装置２０がそれぞれ配置されている。これらの両測定装置２０は、Ｘ軸用サーボモーター１６によってボールネジ１８を回転させることで図１の左右方向へ移動制御されるようになっている。この移動制御によって両測定装置２０の後述する測定ヘッド４４をクランクシャフト６０の長さ方向へ移動させ、かつ個々の測定装置２０のＺ軸用エアシリンダ３６によってそれぞれの測定ヘッド４４をクランクシャフト６０の測定個所に接近あるいは後退させることができる。
【００１４】
図２は図１のII-II線矢視方向からみた拡大図、図３は図２の右側の測定装置２０を表した拡大断面図である。これらの図面から明らかなように、測定装置２０のフレーム２１には可動部材２２が左右方向へ移動できるように組み付けられている。すなわち可動部材２２の前面側ブラケット２４と背面側ブラケット２６との間に掛け渡された状態で設けられている上下一対のロッド２８は、フレーム２１の内部に固定されている個々のガイド３０に対してストロークベアリング３２を介して左右方向へのスライド可能に支持されている。
【００１５】
前記フレーム２１の背面部には、前記Ｚ軸用エアシリンダ３６が装着されていて、このエアシリンダ３６におけるピストンロッド３８の端部が前記可動部材２２の背面側ブラケット２６に結合されている。したがってこのＺ軸用エアシリンダ３６の作動により、可動部材２２が左右方向へ移動制御されることとなる。またフレーム２１の内部における下部寄りの位置には、周知のように光などを利用したディジタルスケールとディジタルカウンタ（いずれも図示外）との組み合わせによって検出部を構成しているリニアゲージ４０が左右向きの姿勢で配置されている。このリニアゲージ４０のディジタルスケールに動きを伝える連結ロッド４２の先端は、フレーム２１を貫通してその前面側に位置している。
【００１６】
図４は図３の左側面図である。この図面からも明らかなように前記可動部材２２の前面側ブラケット２４には、前記リニアゲージ４０の測定ヘッド４４がボルト止めなどの手段によって固定されており、かつこの測定ヘッド４４には前記連結ロッド４２の先端部が結合されている。この測定ヘッド４４は図４で明らかなように、その横幅が縦幅に対して可能な限り小さく設定されている。
【００１７】
前記測定ヘッド４４の前面中央には、リニアゲージ４０の測定子４６が設けられている（図４）。しかもこの測定子４６の左右両側には、周知のように直線変位を電気信号に変換する差動トランス５０が測定ヘッド４４と一体的にそれぞれ組み付けられている。そして両差動トランス５０の測定子５２は、リニアゲージ４０の測定子４６に対して並列状に位置しているとともに、これら三個の測定子４６，５２の相互間の間隔は両差動トランス５０が小型であることから小ピッチに設定されている。
【００１８】
前記リニアゲージ４０についてはその測定子４６（測定ヘッド４４）の動きがディジタルスケールに伝えられ、このディジタルスケールとディジタルカウンタとの協同機能によって変位量が測定される。また差動トランス５０は、その測定子５２の動きに連動する強磁性体（コア）がコイル（いずれも図示外）の中で移動したときに発生する誘導起電圧を利用して変位量が測定される。なお両差動トランス５０の測定子５２は、リニアゲージ４０の測定ヘッド４４に対して相対的な動きができるのは当然のことである。
【００１９】
つづいて前記クランクシャフト６０の外径を測定する動作について説明する。まず図１で示すようにフロント側センター１２及びリヤ側センター１４によってクランプされているクランクシャフト６０を前記のようにサーボモーター１３の駆動によって回転させ、外径の測定に適した回転角で位置決めする。つぎに前記の両測定装置２０をＸ軸用サーボモーター１６によって移動制御し、個々の測定ヘッド４４をクランクシャフト６０の一つの測定個所（本実施の形態ではジャーナル部６２）と対応する位置に移動させる。これと並行して両測定装置２０のＺ軸用エアシリンダ３６の制御により、それぞれの測定ヘッド４４を前記ジャーナル部６２に接近させる。
【００２０】
これによって両測定ヘッド４４はジャーナル部６２を両側から挟むように前進し、それぞれの三個の測定子４６，５２が図２で示すようにジャーナル部６２の外周に当たったところで両測定ヘッド４４の前進が止まる。この時点で両測定装置２０においてそれぞれの測定子４６，５２の変位量が検出され、その検出値の演算によってジャーナル部６２の測定経が算出される。また両測定装置２０において、前記リニアゲージ４０では基準寸法（絶対値）を測定し、差動トランス５０ではリニアゲージ４０による測定値との差を測定する。
【００２１】
また前記のように両測定ヘッド４４における三個の測定子４６，５２の相互間の間隔は小さく設定されている。これらのことから両測定装置２０は、広い測定範囲で、かつ小ピッチ（例えば6.0mm程度）の三点を同時に測定できる。前記ジャーナル部６２は、図５で示すように両側にカウンタウエイト６４のある狭い箇所であるが、このようなジャーナル部６２の外周であっても三点を同時に測定してテーパーや外周面の膨らみに対する許容値を効率よく検知することができる。
【００２２】
このようにして一つのジャーナル部６２の測定を終えたら、両測定装置２０のＺ軸用エアシリンダ３６の制御によって個々の測定ヘッド４４を定位置まで後退させる。この後、両測定装置２０をＸ軸用サーボモーター１６によって次の測定箇所（ジャーナル部６２）と対応する位置まで移動させ、かつ再びＺ軸用エアシリンダ３６を制御してそれぞれの測定ヘッド４４を今回のジャーナル部６２に接近させ、前記と同様にして測定を行う。以下、必要に応じてクランクシャフト６０をサーボモーター１３によって所定の回転角まで回転させて位置決めしつつ、各ジャーナル部６２あるいはその他の測定個所を順に測定する。
【００２３】
図６で示すように外径の測定には二つの方式がある。図６（Ａ）は「定点測定方式」と称されるもので、前記ジャーナル部６２のセンターが変動しない場合に両測定装置２０による測定位置を決め、その位置で測定を行う方式である。これに対して図６（Ｂ）は「連続測定方式」と称されるもので、ジャーナル部６２の軸心がクランクシャフト６０の撓みなどによって変動するおそれがある場合に、ジャーナル部６２のセンター付近を所定の範囲で連続的に測定し、最大の測定経を測定値として処理する方式である。なおこれらの二方式は、つぎに説明するマスターリングについても採用される。
【００２４】
図７〜９は前記測定装置２０のマスターリング方法を表した説明図である。前記のように差動トランス５０を使用した場合には、高い測定精度を維持するためにゼロ補正及び感度補正が必要となる。まずゼロ補正については図７で示すようにリニアゲージ４０の測定子４６及び両差動トランス５０の測定子５２ａ，５２ｂによって基準マスター７０の外径をそれぞれ測定し、これによってリニアゲージ４０及び差動トランス５０のゼロ補正を行う。
【００２５】
つぎに図８で示すように右側に位置する差動トランス５０の測定子５２ａを感度マスター７２の外周に接触させ、リニアゲージ４０の測定子４６及び左側に位置する差動トランス５０の測定子５２ｂは基準マスター７０の外周に接触したままとなるように測定装置２０を移動させる。この状態でそれぞれの測定を行い、基準マスター７０と感度マスター７２との段差に基づいて右側に位置する差動トランス５０の感度補正を行う。
【００２６】
つづいて図９で示すように測定装置２０を前記とは反対方向へ移動させ、今度は左側に位置する差動トランス５０の測定子５２ｂを感度マスター７４の外周に接触させ、リニアゲージ４０の測定子４６及び右側に位置する差動トランス５０の測定子５２ａは基準マスター７０の外周に接触させて測定を行う。これによって基準マスター７０と感度マスター７４との段差に基づき、左側に位置する差動トランス５０の感度補正を行う。
【００２７】
なお本実施の形態では、外径測定の対象となるワークとしてクランクシャフト６０のジャーナル部６２を例にあげて説明したが、その他の各種ワークにも対応できるのは当然のことである。また外径測定に限らず、いずれか一方の測定装置２０のみを使用することにより、平面測定や平面上の段差測定も可能である。さらに必要に応じて前記測定ヘッド４４から両差動トランス５０を取り外すことにより、リニアゲージ４０のみで一点測定を行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】クランクシャフトの外径を測定する場合の概要を表した平面図。
【図２】図１のII-II線矢視方向からみた拡大図。
【図３】図２の右側の測定装置を表した拡大断面図。
【図４】図３の左側面図。
【図５】ジャーナル部の多点測定状態を表した説明図。
【図６】外径の測定方式を表した説明図。
【図７】リニアゲージ及び差動トランスに対するゼロ補正の状態を表した説明図。
【図８】一方の差動トランスに対する感度補正の状態を表した説明図。
【図９】他方の差動トランスに対する感度補正の状態を表した説明図。
【符号の説明】
４０  リニアゲージ
４４  測定ヘッド
４６  測定子
５０  差動トランス
５２  測定子
【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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【図９】
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