JP2006317395A - 同軸度測定装置 - Google Patents

Abstract

【目的】簡単な構造の同軸度測定装置を用いて同軸度の測定を容易かつ効率的に行う。
【構成】同軸度測定装置１０を軸部材１１，ホルダ１３，測定器１４等で構成し、軸部材１１の下端に基準外径となる基準軸１２を設け、バルムステムホルダ４のガイド穴４ａ内全長へ嵌合させ、基準軸１２上端の段差部１６にて接触端面部４ｂの全周を接触させる。ホルダ１３には測定器１４を設け、その測定子１５を吸気バルブシート３のフェース面３ａへ接触させ、この状態で、基準軸線Ｃ３を中心に全体を一回転させて同軸度を測定する。
【選択図】図２

Description

この発明は、基準穴と同軸に形成された被測定部に対する同軸度を測定するための装置に関する。

このような同軸度測定装置は公知であり、一例として、回転体，基台及び測定子を一体にしたものがある。この装置は、円柱穴内へ回転体を挿入し、この回転体を円柱穴内周面へ３点支持にて摺接させながら回転させるとともに、回転体上に基台を一体に設け、この基台を円柱穴の開口部周囲の基準面へ部分的に接触させるとともに、基台上に設けた測定子を軸状をなす被測定部の外周面に接触させた状態で装置全体を基準軸線の周りへ回転させて同軸度の測定をするようになっている。
実開平５−５９２０４号公報

上記従来例では、回転体は円柱穴の開口近傍の内壁にしか接触しないので、同軸度の基準面が円柱穴の開口近傍である一部分に限定されることになり、その結果、基準面が狭いので、より精密な同軸度の計測が困難であった。また、測定装置の基台の下面は、被測定物における円柱穴の開口部周囲表面に対して一部にしか接触していないため、開口部周囲表面の凹凸があれば、装置を回転させると基準軸が軸方向に振れることになり、測定値が下面の平坦度に左右されてしまうことになり、やはり精密な測定を困難にした。そのうえ、回転体は、円柱穴の内面へ３点支持で摺動しなければならいので、構造が複雑になった。
そこで、本願発明はこのような点の解決を目的とする。

上記課題を解決するため本願発明の同軸度測定装置に係る請求項１は、基準穴と同軸に設けられた軸部又は穴からなる被測定部の同軸度を測定するための装置であって、測定の基準となる基準軸と、被測定部へ摺接しながら前記基準軸の回りに回転する測定子と、この測定子の揺動を検出する測定器とを備え、これら基準軸、測定子及び測定器を一体回転可能に設けた同軸度測定装置において、
前記基準穴が円柱穴であり、
前記基準軸はこの円柱穴の円周面に軸方向で内接可能な長さを有するとともに、
この基準軸を前記円柱穴に挿入して円周面へ軸方向で内接させた状態で旋回することにより同軸度を測定することを特徴とする。

請求項２は上記請求項１において、前記円柱穴が、エンジンの吸排気バルブにおけるバルブステムが摺動可能に挿入されるバルムステムホルダのガイド穴であり、
前記基準軸の外径が、前記ガイド穴に挿入されるバルブステムの外径と略等しいことを特徴とする。

請求項３は上記請求項１において、前記円柱穴が設けられた部分における円柱穴の開口部が臨む開口部端面を、前記円柱穴の軸線に垂直な面とし、
前記基準軸に予め形成されている段差部を、前記基準軸の軸線に対して垂直な面からなるリング状面とし、
前記円柱穴に対する前記基準軸の挿入時に、前記開口部端面と前記段差部を周方向全域に渡って接触させたことを特徴とする。

請求項１によれば、基準穴である円柱穴の円周面に基準軸を軸方向で内接させることができるので、十分な接触長さを確保でき、その結果、基準内面となる円柱穴内面の局部変化に影響されず、より精度の高い測定を行うことができる。

請求項２によれば、円柱穴をエンジンの吸排気バルブにおけるバルブステムが摺動可能に挿入されるバルムステムホルダのガイド穴とし、基準軸の外径をガイド穴に挿入されるバルブステムの外径と略等しくしたので、ガイド穴に対して基準軸を挿入することはバルブステムを挿入したと同様になる。このため、実際の使用時と同条件で同軸度を計測できることになり、より一層精度の高い測定を行うことができる。

請求項３によれば、測定装置を基準軸の回りに旋回させる際、接触端面部に凹凸があっても、基準軸の段差部と接触端面部が全周で接触しているため、段差部は接触端面部の最も突出した部分に接触することになり、接触端面部における局部的な凹凸変化等に影響されず、回転作業をスムーズに行うことができる。また、測定器の基準軸に対する軸方向の振れを減少できるため、より精度の高い測定を行うことができる。

以下、図面の実施例に基づいて説明する。図１は、測定対象であるエンジンのシリンダヘッド１を断面で示す。シリンダヘッド１には、燃焼室１ａに通じる吸気ポート２が設けられ、その燃焼室１ａに対する入り口部分には吸気バルブシート３が設けられている。吸気バルブシート３は円形のリング状をなし、その内周面にはテーパー状のフェース面３ａが形成されている。

吸気バルブシート３の上方には円筒状のバルムステムホルダ４が設けられている。バルムステムホルダ４の軸線方向に形成されたガイド穴４ａ（本願発明の円柱穴に相当する）には、吸気バルブ５のステム５ｂが嵌合して摺動し、その下端に設けられた吸気バルブ５の傘部５ａがフェース面３ａへ接離するようになっている。Ｃ１は吸気バルブ５の軸線であり、この軸線Ｃ１に対して、吸気バルブシート３とバルムステムホルダ４が同軸で配置されている。

また、吸気ポート２に対してシリンダヘッド１の中央を挟んで反対側には排気ポート６が設けられ、ここにも同様に排気バルブシート７、バルムステムホルダ８及び排気バルブ９が設けられている。７ａはフェース面、８ａはガイド穴、９ａは排気バルブ９の傘部、９ｂはステムである。Ｃ２は排気バルブ９の軸線であり、この軸線Ｃ２に対して、排気バルブシート７とバルムステムホルダ８が同軸で配置されている。軸線Ｃ１と軸線Ｃ２は所定の挟み角をなしている。

本願は、これら吸気バルブシート３とバルムステムホルダ４及び排気バルブシート７とバルムステムホルダ８における各同軸度の測定を目的とする。これらの同軸度を高めることは、吸気ポート２と燃焼室１ａ、及び排気ポート６と燃焼室１ａにおける密閉度に影響し、エンジンの出力向上において極めて重要である。

図２は同軸度測定装置の斜視図であり、図３は吸気バルブシート３とバルムステムホルダ４とに対する同軸度測定を示す。以下、これらの図により吸気側の同軸度測定について説明するが、排気側においても同様である。

この同軸度測定装置１０は、軸部材１１，その下端に設けられた基準軸１２，軸部材１１の上部に着脱自在に取付けられたホルダ１３，その一端に支持された測定器１４，この測定器１４から延出し、先端が被測定部である吸気バルブシート３のフェース面３ａへ接触して摺動する測定子１５を備える（図３の拡大部Ａ参照）。

軸部材１１は金属製の多段をなす丸棒状部材であり、上段１１ａ，中段１１ｂ及び下段の基準軸１２とからなり、下方へ向かって次第に細くなるように変化するとともに、各部は同一軸線Ｃ３上に同軸形成されている。

基準軸１２はバルムステムホルダ４のガイド穴４ａの内径Ｄ１とほぼ等しい外径Ｄ２をなし、吸気バルブ５のバルブステム５ｂの外径とも略等しい。このため、基準軸１２をバルムステムホルダ４の軸穴であるガイド穴４ａへ嵌合したとき、外周面が密にガイド穴４ａの内周面へ接触するとともに、回動可能な寸法になっている。ガイド穴４ａの内径は基準内径Ｄ１をなし、基準軸１２の外径は基準外径Ｄ２をなす。

基準軸１２の全長Ｌ２は、バルムステムホルダ４の全長Ｌ１よりも長く、嵌合時にはガイド穴４ａの内周面全体に基準軸１２の外周面が接触するようになっている。また、基準軸１２の上端と中段１１ｂの下端との間は段差部１６をなす。この段差部１６は軸線Ｃ３と直交する平面のリング状面をなし、ここでバルブガイド４の上端面であって、バルムステムホルダ４の軸線と直交する平面をなす接触端面部４ｂの受け面となっている（図３の拡大部Ｂ参照）。

ホルダ１３は略角柱状をなして軸部材１１の左右へ張り出し、その中央部に設けた穴１７に上段１１ａが貫通している。穴１７から一方側へ張り出す腕部１３ａには割り溝１８が長さ方向へ形成されて先端まで達し、この溝幅を腕部１３ａの側部中央に設けられた調整ネジ１９にて調整するようなっている。

腕部１３ａの先端は、軸部材１１へ向かって斜め下向きのテーパー部をなし、その近傍端部にて測定器１４がリブ２２を介して斜めに取付けられている。リブ２２は測定器１４のボデー２１外周部に突出形成されて長手方向へ一体に延びるレール状部分であり、この部分が腕部１３ａの先端に対してスライド可能に嵌合することにより、ホルダ１３に対して測定器１４が斜め上下方向へ移動可能になっている。

測定器１４はてこ式ダイヤルゲージであり、測定子１５が検出する同軸度を表示部２４へ表示するようになっている。測定子１５は、同軸度測定装置１０を軸線Ｃ３の回りに回転させるとき、一体になってフェース面３ａ上を摺動し、バルブシート３とバルブホルダ４の各中心軸線のズレを示す同軸度に応じて支点２３を中心に所定量揺動し、この揺動量に基づく同軸度を表示部２４へ表示する。

ホルダ１３自体の軸部材１１に対する取付け高さは、微調整機構２５並びに第１固定ネジ２６及び第２固定ネジ３１により調整可能になっている。すなわち、第１固定ネジ２６及び第２固定ネジ３１を緩めれば、ホルダ１３を測定器１４と一体に軸部材１１の上を上下移動させることができ、第１固定ネジ２６及び第２固定ネジ３１を締め付ければ、所定の高さで固定できる。また、第１固定ネジ２６を緩め、第２固定ネジ３１を締め付けた状態で、微調整機構２５の調整ネジ２９によりホルダ１３の高さを微調整できる。

第１固定ネジ２６は、ホルダ１３の側面中央部に設けられ、ネジ部の先端が穴１７に臨むようになっており、第１固定ネジ２６を緩めると、ネジ部の先端が軸部材１１の上段１１ａ外周面から離れて、ホルダ１３の上下移動を許容する。また、第１固定ネジ２６を締め付けると、ネジ部の先端が軸部材１１の上段１１ａ外周面へ押し当てられてホルダ１３の上下移動を不可にする。

第２固定ネジ３１も同様である。第２固定ネジ３１は、ホルダ１３の上方に配置され、軸部材１１の上段１１ａが貫通する小アーム３０の側面に設けられ、第２固定ネジ３１を緩めると、ネジ部の先端が軸部材１１の上段１１ａ外周面から離れて、小アーム３０の上下移動を許容する。また、第２固定ネジ３１を締め付けると、ネジ部の先端が軸部材１１の上段１１ａ外周面へ押し当てられて小アーム３０の上下移動を不可にする。

微調整機構２５は、調整つまみ２８、調整ネジ２９、小アーム３０並びに第１及び第２固定ネジ２６及び３１で構成される。小アーム３０の一端は軸部材１１の上段１１ａへ上下移動自在に嵌合され、他端には調整ネジ２９の上端が止めリング等の適宜手段により回転自在かつ軸方向移動不可に固定されている。
調整ネジ２９の下端側は、ホルダ１３の腕部１３ａと反対側へ延出する腕部１３ｂの先端部を下方へ貫通している。

腕部１３ｂの先端は、略水平に割られた二股部をなし、この溝２７内に調整つまみ２８が設けられている。調整つまみ２８は中心部を調整ネジ２９が貫通するとともに、調整ネジ２９と一体化している。調節ネジ２９はナット３０ａにより小アーム３０に対して固定されているため、ホルダ１３及び小アーム３０がそれぞれ軸部材１１に対して相対移動可能な状態で調整つまみ２８を回転させると、ホルダ１３と小アーム３０の間隔を接近又は離反させるようになっている。

そこで第２固定ネジ３１を締め付け、第１固定ネジ２６を緩めた状態で、調整つまみ２８により調整ネジ２９を回転させれば、ホルダ１３全体が上下動し、所定位置で第１固定ネジ２６を締め付ければホルダ１３の高さ方向を微調整できる。

図４はリブ２２と腕部１３ａとの嵌合構造を示す図である。腕部１３ａの先端には、蟻溝２０が割り溝１８に面して設けられ、ここに測定器１４のボデー２１に形成された蟻溝に対応する略逆台形状断面をなすリブ２２が嵌合するようになっている。

リブ２２が蟻溝２０へ嵌合した状態で、調整ネジ１９を締め付けると、割り溝１８の幅が狭くなって、リブ２２が蟻溝２０間へ締め付け固定され、測定器１４は腕部１３ａに対して上下方向移動不能になる。逆に調整ネジ１９を緩めると、割り溝１８の幅が広がり、リブ２２に対する蟻溝２０の締め付けが解除されるので、リブ２２が蟻溝２０内をスライド可能になり、測定器１４は腕部１３ａに対して上下方向移動可能になる。

次に、本実施例の作用を説明する。図２に示すように、まず基準軸１２をバルムステムホルダ４のガイド穴４ａ内へ挿入する。これにより、基準軸１２の外周面はガイド穴４ａの内周面に密接し、基準内径Ｄ１と基準外径Ｄ２はほぼ一致して、同軸度測定装置１０の軸線Ｃ３はバルムステムホルダ４の軸線と一致する基準軸線となる。

また、基準軸１２の全長Ｌ２がガイド穴４ａの全長Ｌ１より長いので、ガイド穴４ａの長さ方向全体にて基準軸１２の外周面が接触する。さらに、段差部１６のリング状面がバルムステムホルダ４の接触端面部４ｂに全周で接触する。

続いて、第１固定ネジ２６及び第２固定ネジ３１を緩めて、測定器１４の測定子１５が吸気バルブシート３のフェース面３ａへ当接するようにホルダ１３の位置を調整し、必要により第２固定ネジ３１を締め付けてから、調整つまみ２８を回して微調整することにより測定子１５の位置を決める。このとき、表示部２４における測定値がダイヤル目盛りの測定範囲中央値近辺となるように調整する。

次に、同軸度測定装置１０全体を基準軸１２を中心にして、その軸線Ｃ３周りに一回転させ、この間における表示部２４の数値変化を読み取って同軸度測定を終了する。吸気バルブシート３とバルブステムホルダ４の各中心軸線がズレることにより、同軸度が低下していれば、同軸度測定装置１０を１回転する間に、フェース面３ａ上を摺動する測定子１５の揺動量が大きくなり、表示部２４の測定値表示が、中央値よりもプラス又はマイナス側へ同軸度の低下程度に応じて振れる。そこで測定値の最大値で同軸度を測定できる。

このとき、基準内径Ｄ１をなすガイド穴４ａの内周面全域に基準外径Ｄ２をなす基準軸１２の外周面が接触しているため、ガイド穴４ａの内周面全域を基準内面にするので、接触面の局部的な変化の影響を受けにくくなり、回転して測定する際のバラツキが少なくなって、測定精度を高くすることができる。

しかも、段差部１６が接触端面部４ｂの全周と接触しているため、接触端面部４ｂに凹凸があっても、段差部１６は接触端面部４ｂにおける最も高い部分と常時接触することになるので、同軸測定装置器１０の回転作業をスムーズにすることができる。また、測定器４の基準軸Ｃ３に対する軸方向移動成分が無くなり、振れを減少できる。このため、やはり接触端面部４ｂにおける凹凸変化等、接触面の局部的な変化の影響を受けず、高精度で測定できる。

さらに、ガイド穴４ａへ基準軸１２を挿入するだけで済むため、測定作業が容易かつ迅速になり、効率化する。特に、基準軸１２は単なる棒状をなすだけであり、３点支持式回転体のような特別な回転支持構造を不要とするので、同軸測定装置器１０の構造を簡単にすることができる。

そのうえ、基準軸１２の外径Ｄ２をガイド穴４ａに挿入されるバルブステム５５ｂの外径と略等しくしたので、ガイド穴４ａに対して基準軸１２を挿入することは、バルブステム５ｂを挿入したと同様になる。このため、実際の使用時と同条件で同軸度を計測できることになり、より一層精度の高い測定を行うことができる。

なお、本願発明は上記実施例に限定されるものではなく、発明の原理内において種々に変形や応用が可能である。例えば、エンジンの排気バルブ側における同軸度の測定も同様に可能であり、さらにはエンジンのバルブ機構部に限らず、少なくとも一方が円柱穴であるものならば、種々の同軸構成部に対する同軸殿測定に使用できる。

被測定対象物であるシリンダヘッドの断面図 同軸測定装置の斜視図 吸気バルブ側の同軸度測定状態を示す図 測定器とホルダの結構造を示す断面図

符号の説明

１：シリンダヘッド、２：吸気ポート、３：吸気バルブシート、４：バルムステムホルダ、４ａ：ガイド穴、４ｂ：接触端面部、５：吸気バルブ、１０：同軸度測定装置、１１：軸部材、１２：基準軸、１３：ホルダ、１４：測定器、１５：測定子、１６：段差部

Claims (3)

1. 基準穴と同軸に設けられた軸部又は穴からなる被測定部の同軸度を測定するための装置であって、測定の基準となる基準軸と、被測定部へ摺接しながら前記基準軸の回りに回転する測定子と、この測定子の揺動を検出する測定器とを備え、これら基準軸、測定子及び測定器を一体回転可能に設けた同軸度測定装置において、
   前記基準穴が円柱穴であり、
   前記基準軸は前記円柱穴の円周面に軸方向で内接可能な長さを有するとともに、
   この基準軸を前記円柱穴に挿入して円周面へ軸方向で内接させた状態で旋回することにより同軸度を測定することを特徴とする同軸度測定装置。
2. 前記円柱穴は、エンジンの吸排気バルブにおけるバルブステムが摺動可能に挿入されるバルムステムホルダのガイド穴であり、
   前記基準軸の外径は、前記ガイド穴に挿入されるバルブステムの外径と略等しいことを特徴とする請求項１記載の同軸度測定装置。
3. 前記円柱穴が設けられた部分における円柱穴の開口部が臨む開口部端面を、前記円柱穴の軸線に垂直な面とし、
   前記基準軸に予め形成されている段差部を、前記基準軸の軸線に対して垂直な面からなるリング状面とし、
   前記円柱穴に対する前記基準軸の挿入時に、前記開口部端面と前記段差部を周方向全域に渡って接触させたことを特徴とする請求項１記載の同軸度測定装置。

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