JP2012047634A

JP2012047634A - 測定装置

Info

Publication number: JP2012047634A
Application number: JP2010190964A
Authority: JP
Inventors: Shogo Rozaki; 昭吾籠崎; Shuichi Hashiki; 秀一橋木; Kazuo Okamoto; 和男岡本
Original assignee: DAISEI CO Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: DAISEI CO Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2012-03-08
Anticipated expiration: 2030-08-27
Also published as: JP5496021B2

Abstract

【課題】一つのワークに対する測定時間を短縮できるとともに、設置スペースと装置コストとを減らすことができる測定装置を提供する。
【解決手段】台座部２１、および台座部２１より突出しワークＷを所定の姿勢で支持するピン２１ｂ・２１ｂ・・・が形成される治具２０と、治具２０が載置され、ワークＷの重量を測定可能な一対の重量計１０・１０と、ピン２１ｂ・２１ｂ・・・でワークＷを支持したときに、小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１との間にクリアランスＣが形成されるとともに、治具２０に一体的に形成される測定ヘッド４０・４０を備え、クリアランスＣを測定することにより、小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１の内径を測定可能な一対の径測定機構３０・３０と、を具備し、ピン２１ｂ・２１ｂ・・・がワークＷを支持した後で、一対の重量計１０・１０による測定と、一対の径測定機構３０・３０による測定と、を同時に行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークの重量とワークの内径および外径のうち少なくともいずれか一方とを測定する測定装置の技術に関する。

従来から、ワークの重量とワークの内径および外径のうち少なくともいずれか一方とを測定する測定装置は、ワークの製造工程等で用いられている。
例えば、コンロッドを測定する場合、コンロッドの重量として、小端部側および大端部側の重量を測定し、コンロッドの内径として、小端孔および大端孔の内径を測定している。

このような測定装置に関する技術としては、例えば、特許文献１に開示される技術がある。
特許文献１に開示される技術では、ワークの重量測定工程および内径測定工程を備えた検査ラインにワーク（コンロッド）を搬送し、重量測定工程にてラインでワークの重量を測定した後、重量測定工程とは別の内径測定工程でワークの内径が測定される。

このような特許文献１に開示される技術では、異なる装置構成である重量測定装置および内径測定装置を用いてワークを測定している。
従って、一つのワークに対して重量測定を行った後で内径測定を行うこととなるため、一つのワークに対する測定時間が長くなってしまう。
また、重量測定装置および内径測定装置を設置するスペースが必要となるとともに、装置コストが増大してしまう。

特開２００７−３８３２５号公報

本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、一つのワークに対する測定時間を短縮できるとともに、設置スペースと装置コストとを減らすことができる測定装置を提供するものである。

請求項１においては、台座部、および該台座部より突出しワークを所定の姿勢で支持する支持部が形成される治具と、前記治具が載置され、前記ワークの重量を測定可能な重量測定手段と、前記支持部で前記ワークを支持したときに、前記被測定部との間にクリアランスが形成されるとともに、前記治具に一体的に形成される測定ヘッドを備え、前記クリアランスを測定することにより、前記被測定部の内径および／または外径を測定可能な径測定手段と、を具備し、前記支持部が前記ワークを支持した後で、前記重量測定手段による測定と、前記径測定手段による測定と、を同時に行う、ものである。

請求項２においては、前記径測定手段は、前記測定ヘッドにエアを供給するとともに、前記ワークに形成される前記被測定部に前記エアを噴射するものであり、前記測定ヘッドには、前記噴射するエアを、前記被測定部の一端部および他端部より外部に排出するエア溝が形成され、前記測定装置は、前記被測定部の一端部に対応する位置における前記エア溝の断面積と、前記被測定部の他端部に対応する位置における前記エア溝の断面積と、前記被測定部の他端部から前記台座部の一端面までの距離と、を調整し、前記噴射したエアにより作用する前記ワークおよび前記治具への外力を打ち消した状態で、前記重量測定手段により前記ワークの重量を測定する、ものである。

請求項３においては、前記測定装置は、前記ワークが載置され、一端面が前記支持部の一端面よりも前記台座側まで接近して、前記支持部に前記ワークを受け渡す昇降台をさらに具備し、前記被測定部の他端部から前記台座部の一端面までの距離に代えて、前記被測定部の他端部から前記昇降台の一端面までの距離と、前記昇降台の他端面から前記台座部の一端面までの距離とを調整する、ものである。

請求項４においては、前記測定ヘッドに供給されるエアにより作用する前記治具への外力と、前記噴射したエアにより作用する前記ワークおよび前記治具への外力と、を打ち消した状態で、前記重量測定手段により前記ワークの重量を測定する、ものである。

請求項５においては、前記測定値の時間変化に基づいて前記ワークの重量を予測する、ものである。

請求項６においては、前記ワークは、大端孔が形成される大端部および小端孔が形成される小端部を有するコンロッドであり、前記被測定部は前記小端孔および前記大端孔であり、前記重量測定手段は、前記小端部側および前記大端部側の重量を測定し、前記径測定手段は、前記測定ヘッドを前記小端孔および前記大端孔に挿通し、前記小端孔および前記大端孔の内径を測定する、ものである。

本発明は、重量測定と内径測定および外径測定のうち少なくともいずれか一方とを同時に行うため、一つのワークに対する測定時間を短縮できるとともに、各測定を一つの装置で行うため、設置スペースと装置コストとを減らすことができる、という効果を奏する。

測定装置の全体的な構成を示す正面図。測定ヘッドに供給されるエアの流れを示す正面断面図。内径測定機構の構成を示す説明図。エア溝の説明図。測定値の振動を示すグラフ。（ａ）重量の測定値と測定時間との関係を示すグラフ。（ｂ）測定装置が予め取得する周波数と減衰率とを示すグラフ。測定ヘッドより噴出されたエアの流れを示す説明図。ワークおよび治具に作用する外力を示すグラフ。（ａ）エア溝の断面積と反力との関係を示すグラフ。（ｂ）小端孔の下端部から昇降台の上端面までの距離と押圧力との関係を示すグラフ。（ｃ）昇降台の下端面から台座部の上端面までの距離と揚力との関係を示すグラフ。別実施形態の測定装置の全体的な構成を示す正面図。重量の測定値と測定時間との関係を示すグラフ。従来の重量測定と径測定とを行う状態を示すグラフ。

以下に、本発明に係る測定装置の実施の一形態である測定装置１について、図面を参照して説明する。

以下において、図１における紙面の左右方向を基準として測定装置１の左右方向を規定する。また、図１における紙面の上下方向を基準として測定装置１の上下方向を規定する。

図１に示すように、測定装置１は、ワークＷの重量とワークＷの径（内径および外径のうち少なくともいずれか一方）とを測定するものである。

まず、ワークについて説明する。
本実施形態のワークＷは、エンジンのピストンの往復運動をクランクシャフトの回転に変換するためのコンロッドである。ワークＷは、コラム部Ｗ１０と小端部Ｗ２０と大端部Ｗ３０とを有する。

コラム部Ｗ１０は、小端部Ｗ２０と大端部Ｗ３０との間に形成される略棒状の部分である。

小端部Ｗ２０は、ワークＷの左端部に形成され、略円状の小端孔Ｗ２１が形成される。小端孔Ｗ２１には、ピストンピン等を介してピストンに連結される。

大端部Ｗ３０は、ワークＷの右端部に形成され、小端孔Ｗ２１よりも大きな内径を有する略円状の大端孔Ｗ３１が形成される。大端孔Ｗ３１には、コンロッドメタルを介してクランクシャフトが連結される。

多気筒エンジンにおいて、ワークＷは気筒数に応じて組み付けられる。エンジンに取り付けられる各ワークＷの小端部Ｗ２０側および大端部Ｗ３０側の重量に差異がある場合、エンジン駆動時の振動が大きくなってしまう。
このため、ワークＷは、小端部Ｗ２０側および大端部Ｗ３０側の重量が一定の範囲内に収まるように予め選別される。そして、選別された一組のワークＷがエンジンに取り付けられる。

また、前述のように、小端孔Ｗ２１にはピストンピンが取り付けられ、大端孔Ｗ３１にはコンロッドメタルが取り付けられる。このとき、小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１の内径の大きさに対応するピストンピンおよびコンロッドメタルが選択される。
つまり、ワークＷは、エンジンに組み付けられる前に、予め小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１の内径とが測定される。

次に、測定装置１について説明する。
本実施形態の測定装置１は、例えば、ワークＷの製造ライン等に設置され、ワークＷの重量として、小端部Ｗ２０側および大端部Ｗ３０側の重量を測定し、ワークＷの径として、小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１の内径を測定するものである。つまり、ワークＷがコンロッドである場合、小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１が被測定部となる。
測定装置１は、一対の重量計１０・１０、治具２０、一対の径測定機構３０・３０、および昇降台５０を具備する。

重量測定手段としての一対の重量計１０・１０は、ワークＷの重量を測定するものである。一対の重量計１０・１０は、それぞれ左右方向に互いに所定の間隔を空けた状態で配置され、その上面（測定面）に治具２０が載置される。このような一対の重量計１０・１０は、例えば、ワークＷの重量を測定可能な、既存の電子天秤等によって構成される。

治具２０は、ワークＷを所定の姿勢で支持し、小端部Ｗ２０側および大端部Ｗ３０側に重量を分担するものである。治具２０には、台座部２１と載置部２２・２２とが形成される。

図１および図２に示すように、台座部２１は、水平方向（左右方向）に伸びた略板状の部材であり、左右両側に内部通路２１ａが形成される。

左側の内部通路２１ａは、台座部２１の左端部より右方向に向かって延出し、後述する左側の測定ヘッド４０に対応する位置にて上方向に向かって延出する。
右側の内部通路は、台座部２１の右端部より左方向に向かって延出し、後述する右側の測定ヘッド４０に対応する位置にて上方向に向かって延出する。

台座部２１には、後述する左右両側の測定ヘッド４０の周囲において上方向に突出する複数のピン２１ｂ・２１ｂ・・・が取り付けられる。複数のピン２１ｂ・２１ｂ・・・は、例えば、小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１の中心を基準としてそれぞれ周方向へ等間隔に（例えば２本のピン２１ｂ・２１ｂが１８０°毎に）配置され、その上面でワークＷを支持する。

載置部２２・２２は、それぞれ台座部２１の左右両端部の下面より下方向に突出し、一対の重量計１０・１０に載置される。

径測定手段としての一対の径測定機構３０・３０は、それぞれ小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１にエアＡを噴射することで、小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１の内径を測定する空気マイクロ方式の測定機構である。図１および図３に示すように、一対の径測定機構３０・３０は、エア供給源３１、エア配管３２、本体３３、測定ヘッド４０、およびエアノズル４３・４３を備える。
なお、右側の径測定機構３０は、大端孔Ｗ３１の内径を測定する点を除いて左側の径測定機構３０と同様に構成されるため、右側の径測定機構３０の説明については省略する。

図２および図３に示すように、エア供給源３１は、エア配管３２を介して測定ヘッド４０にエアＡ（圧縮エア）を供給する。

エア配管３２は、エア供給源３１と本体３３と治具２０とを連結する。

本体３３は、小端孔Ｗ２１にエアＡを噴射したときのエアＡの背圧に基づいて、小端孔Ｗ２１の内径を測定するものである。本体３３は、レギュレータ３４、オリフィス３５、エアセンサ３６・３６、増幅器３７・３７、ＡＤ変換器３８、およびマイクロコンピュータ３９を備える。

レギュレータ３４は、エアＡの圧力を一定にする。レギュレータ３４により圧力が一定となったエアＡは、オリフィス３５を通る。

オリフィス３５は、エアＡの流路上に設けられ、エア配管３２よりも小さい内径を有する。オリフィス３５を通ったエアＡは、測定ヘッド４０に向かって流れる。

エアセンサ３６・３６は、それぞれレギュレータ３４とオリフィス３５との間、およびオリフィス３５と治具２０との間に配置される。各エアセンサ３６・３６は、それぞれオリフィス３５を通る前のエアＡの背圧と、オリフィス３５を通った後のエアＡの背圧とを測定する。
すなわち、エア配管３２は、レギュレータ３４とオリフィス３５との間およびオリフィス３５と測定ヘッド４０との間にて、二股に分かれ、当該分かれた一方が測定ヘッド４０に向かって延出するとともに、他方が各エアセンサ３６・３６に向かって延出する。

増幅器３７・３７は、それぞれ各エアセンサ３６・３６に電気的に接続され、各エアセンサ３６・３６の測定結果を増幅する。

ＡＤ変換器３８は、各増幅器３７・３７に電気的に接続され、各増幅器３７・３７より受信した測定結果の信号をデジタル変換する。

マイクロコンピュータ３９は、ＡＤ変換器３８に電気的に接続され、ＡＤ変換器３８より受信した測定結果の信号に基づいて、小端孔Ｗ２１の内径を測定する。
小端孔Ｗ２１の内径の測定結果は、マイクロコンピュータ３９に電気的に接続されるディスプレイ等の出力装置に表示され、測定結果を外部に視認可能となるように構成される。

測定ヘッド４０は、台座部２１の上面より上方向に突出し、小端孔Ｗ２１を挿通可能となるように、小端孔Ｗ２１の内径よりもやや小さな内径を有する略円柱状の部材である。測定ヘッド４０は、複数のピン２１ｂ・２１ｂ・・・でワークＷを支持したときに、小端孔Ｗ２１に挿通された状態となり、測定ヘッド４０の外周面と小端孔Ｗ２１の内周面との間にクリアランスＣが形成される。
このような測定ヘッド４０は、台座部２１に一体的に形成される。測定ヘッド４０には、内部通路４１およびエア溝４２・４２が形成される。

内部通路４１は、測定ヘッド４０の下端部より上方向に沿って延出し、測定ヘッド４０の上下中途部において、左右方向に沿って二股に分かれる。当該二股に分かれた部分の左右両端部には、エアＡを噴射するためのエアノズル４３・４３が取り付けられる。このような内部通路４１は、治具２０の内部通路２１ａと連通している。

つまり、エア供給源３１より供給されるエアＡは、エア配管３２→治具２０→内部通路２１ａ・４１→エアノズル４３・４３の順に通り、小端孔Ｗ２１に噴射される。

図２および図４に示すように、エア溝４２・４２は、それぞれ測定ヘッド４０の外周面を上下方向へ切り欠くことで形成される溝であり、平面視において測定ヘッド４０の径方向内側に窪んでいる。エア溝４２・４２は、測定ヘッド４０の中心を基準として互いに対向する位置に形成される。

エアノズル４３・４３が取り付けられる部分において、エア溝４２・４２は、それぞれエアノズル４３・４３の周囲を囲むような形状を有する。エアノズル４３・４３が取り付けられる部分以外の部分において、エア溝４２・４２は、それぞれ上下方向に沿った形状を有し、測定ヘッド４０の上下両端部まで延出している。
このようなエアノズル４３・４３の形状に沿う部分と上下方向に沿う部分とは互いに連続している。

ここで、図２（および図６）においては、説明をわかりやすくするために、測定ヘッド４０と小端孔Ｗ２１との隙間を大きく示しているが、実際には僅かな隙間である（図４参照）。
従って、小端孔Ｗ２１に噴射されたエアＡは、主にエア溝４２・４２に沿って上下方向に流れ、小端孔Ｗ２１の上端部Ｗ２２（一端部）および下端部Ｗ２３（他端部）より外部に排出される。

このような径測定機構３０は、測定ヘッド４０にエアＡを供給するとともに、エアノズル４３・４３より小端孔Ｗ２１にエアＡを噴射し、当該エアＡの背圧をエアセンサ３６・３６で測定する。マイクロコンピュータ３９は、クリアランスＣの長さにより変化する前記エアＡの背圧に基づいて、クリアランスＣの長さを測定し、当該測定結果に基づいて小端孔Ｗ２１の内径を測定する。

図１に示すように、昇降台５０は、ワークＷを治具２０に受け渡すものである。昇降台５０には、複数のピン孔５１・５１・・・と一対のヘッド孔５２・５２とが形成され、治具２０に対して近接離間可能に構成される。

複数のピン孔５１・５１・・・は、それぞれ各ピン２１ｂ・２１ｂ・・・に対応する位置に形成され、各ピン２１ｂ・２１ｂ・・・を挿通可能となるように、各ピン２１ｂ・２１ｂ・・・の外径よりも大きな内径を有する。

一対のヘッド孔５２・５２は、それぞれ各測定ヘッド４０・４０に対応する位置に形成される。一対のヘッド孔５２・５２は、それぞれ各測定ヘッド４０・４０を挿通可能であるとともに、昇降台５０の上面に小端部Ｗ２０および大端部Ｗ３０を載置可能となるように、例えば、小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１の内径と同一の内径を有する。

このような昇降台５０の上面には、各ヘッド孔５２・５２の中心に、小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１の中心が位置するように位置決めした状態で、ワークＷが載置される。
そして、昇降台５０は、治具２０に接近する。このとき、各測定ヘッド４０・４０は各ヘッド孔５２・５２を通り、各ピン２１ｂ・２１ｂ・・・は各ピン孔５１・５１・・・を通る。

昇降台５０の上面（一端面）が各ピン２１ｂ・２１ｂ・・・の上面（一端面）よりも台座部２１側まで接近したとき、ワークＷは、各ピン２１ｂ・２１ｂ・・・に所定の姿勢で支持される。言い換えれば、各ピン孔５１・５１・・・より各ピン２１ｂ・２１ｂ・・・が上方向に突出するまで昇降台５０を治具２０に接近させたとき、ワークＷは、治具２０に位置決め固定される。つまり、ワークＷは、昇降台５０より治具２０に受け渡される。

このように、各ピン２１ｂ・２１ｂ・・・は、ワークＷを所定の姿勢で支持する支持部として機能する。

次に、測定装置１の動作について説明する。

まず、昇降台５０を治具２０に接近させて、ワークＷを治具２０に受け渡し、各ピン２１ｂ・２１ｂ・・・によりワークＷを支持する。このとき、昇降台５０は、各ピン２１ｂ・２１ｂ・・・および測定ヘッド４０の上下中途部にて、治具２０への接近動作を停止し、台座部２１とワークＷとの間に位置する状態となる。

各ピン２１ｂ・２１ｂ・・・がワークＷを支持した後で、一対の重量計１０・１０によるワークＷの重量測定と、一対の径測定機構３０・３０によるワークＷの径測定とを、同時に行う。

一対の重量計１０・１０は、それぞれ小端部Ｗ２０側および大端部Ｗ３０側の重量を測定するが、図５（ａ）に示すように、ワークＷを治具２０に受け渡したときに、治具２０が振動する。当該治具振動により、重量の測定値が増加と減少とを繰り返すように振動する（図５（ａ）に示すグラフＧ１０参照）。

このような測定値の振動は、時間が経過するにつれて徐々に収束し（振幅が減衰し）、ワークＷの重量測定において要する精度の範囲内で振動するようになる。
例えば、ワークＷの重量測定において要する精度の範囲を図５（ａ）に示す範囲Ｒとした場合、時間Ｔ３までの測定値は範囲Ｒを超える場合があるが、時間Ｔ３以降の測定値は全て範囲Ｒの範囲内となる。

以下では、各ピン２１ｂ・２１ｂ・・・がワークＷを支持してから、重量測定において要する精度の範囲内まで測定値が収束する時間を「必要安定時間」と表記する。

本実施形態の測定装置１は、必要測定時間経過後の測定値を、ワークＷの重量とする。

ここで、図１０に示すように、従来技術にあるような、単にワークＷを支持する治具２２０を用いてワークＷの重量測定する場合、治具２２０にワークＷの内径を測定するための機構（例えば、本実施形態の径測定機構３０）が盛り込まれていない。
従って、治具２２０の重量は軽いものとなり、各ピン２１ｂ・２１ｂ・・・がワークＷを支持したときの治具振動が、本実施形態の治具振動よりも小さくなる。このため、必要安定時間も短くなる。

つまり、本実施形態の必要測定時間は、従来技術にあるような単にワークＷを支持する治具２２０を用いた場合の必要測定時間よりも長くなる。
しかし、測定ヘッド４０およびエア配管３２の重量は比較的軽いため、測定ヘッド４０およびエア配管３２が与える測定値の振動は比較的小さなものである。

従って、単にワークＷを支持する治具２２０を用いて重量測定する場合の必要安定時間と、本実施形態の必要安定時間との時間差は小さい。
このため、ワークＷの製造ライン等で、単にワークＷを支持する治具２２０等に代えて、本実施形態の測定装置１を用いて、同じ測定時間でワークＷの重量を測定する場合でも、重量測定の精度を確保できる。

仮に、測定装置１が設置される製造ライン上での制約（例えば、重量（および内径）測定に設定されるサイクルタイム）等で必要安定時間よりも短い時間でワークＷの重量測定を行う必要がある場合、重量測定の精度を確保できない可能性がある。
この場合、測定装置１は、ワークＷを治具２０に受け渡したときの必要安定時間内における重量測定値の時間変化に基づいてワークＷの重量を予測することができる。

測定装置１は、各ピン２１ｂ・２１ｂ・・・がワークＷを支持したときに想定される振動のバラツキの範囲内でワークＷの重量を測定するとともに、当該測定を重量公差範囲内の複数のワークＷに対して行う。そして、その時間変化として図５（ｂ）に示すような振動の周波数Ｇ２１と振幅の減衰率Ｇ３１・Ｇ３２とを予め取得する。

例えば、一周期に対応する時間Ｔ２まで測定してワークＷの重量を測定する場合、時間Ｔ２までの測定結果と一致する（つまり、一周期の長さや振幅度合いが一致する）振動の周波数Ｇ２１に対応する振幅の減衰率Ｇ３１・Ｇ３２に基づいてワークＷの重量を予測する。
また、一周期に対応する時間Ｔ２よりも短い時間Ｔ１でワークＷの重量測定を行う必要がある場合、時間Ｔ１までの測定値の上昇度合いと一致する振動の周波数Ｇ２１に対応する振幅の減衰率Ｇ３１・Ｇ３２に基づいて、ワークＷの重量を予測する。

これによれば、測定装置１は、必要測定時間よりも短い時間で、ワークＷの重量を測定できる。従って、ワークＷの重量を測定する時間（例えば、製造ライン等で重量（および内径）測定に設定されるサイクルタイム）に応じてワークＷの重量測定を行うことが可能となる。

このように、測定装置１は、測定値の時間変化に基づいてワークＷの重量を予測する。

図１および図２に示すように、一対の径測定機構３０・３０は、前述のように、エアＡを小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１に向けて噴射し、当該エアＡの背圧をエアセンサ３６・３６で測定することで、小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１の内径を測定する。

小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１に噴出されたエアＡは、以下のように流れる。
なお、以下では、説明の便宜上、小端孔Ｗ２１に噴射されたエアＡについてのみ説明するが、大端孔Ｗ３１に噴射されたエアＡも、小端孔Ｗ２１に噴射されたエアＡと同様に流れる。

図６に示すように、小端孔Ｗ２１に噴出されたエアＡは、主にエア溝４２・４２上下方向に沿って流れる。つまり、噴出されたエアＡの一部は上方向に沿って流れ、他部は下方向に沿って流れる。

ここで、前述のように、噴出されるエアＡは、主にエア溝４２・４２に沿って上下方向に流れ、小端孔Ｗ２１の上端部Ｗ２２および下端部Ｗ２３より外部に排出される（図６に示すエアＡ１０およびエアＡ２０参照）。

小端孔Ｗ２１の上端部Ｗ２２に対応する位置よりエアＡ１０が外部に排出されることにより、治具２０（測定ヘッド４０）とワークＷとに対して、下方向への反力Ｆ１（外力）が作用する。

このような下方向への反力Ｆ１が作用する場合、重量の測定値は、本来（下方向への反力Ｆ１が作用しない場合）の測定値よりも重くなる。つまり、重量の測定値は、本来の測定値と比較して、全体的に重くなるようにシフトする（図５に二点鎖線で示すグラフＧ１１参照）。

小端孔Ｗ２１の下端部Ｗ２３に対応する位置よりエアＡ２０が外部に排出されることにより、治具２０（測定ヘッド４０）とワークＷとに対して、上方向への反力Ｆ２（外力）が作用する。

このような上方向への反力Ｆ２が作用する場合、重量の測定値は、本来（上方向への反力Ｆ２が作用しない場合）の測定値よりも軽くなる。つまり、重量の測定値は、本来の測定値と比較して、全体的に軽くなるようにシフトする（図５に二点鎖線で示すグラフＧ１２参照）。

このような反力Ｆ１・Ｆ２の大きさは、エアＡ１０・Ａ２０の流速によって変化する。エアＡ１０・Ａ２０の流速は、小端孔Ｗ２１の上下両端部Ｗ２２・Ｗ２３に対応する位置におけるエア溝４２・４２の断面積によって変化する。具体的には、図６および図７（ａ）に示すように、小端孔Ｗ２１の上端部Ｗ２２（下端部Ｗ２３）に対応する位置でのエア溝４２・４２の断面積が大きくなるにつれて流速が減少し、これに伴い外力（反力Ｆ１・Ｆ２）も小さくなる。

例えば、外部に排出されるエアＡ１０・Ａ２０の流量が同一である場合、小端孔Ｗ２１の上下両端部Ｗ２２・Ｗ２３に対応する位置でのエア溝４２・４２の断面積を同一とすることで、下方向への反力Ｆ１と上方向への反力Ｆ２との釣り合いが取れて、重量の測定値は、本来の測定値となる。
また、小端孔Ｗ２１の上端部Ｗ２２に対応する位置でのエア溝４２・４２の断面積を、小端孔Ｗ２１の下端部Ｗ２３に対応する位置でのエア溝４２・４２の断面積よりも大きくすることで、下方向への反力Ｆ１が上方向への反力Ｆ２よりも小さくなり、測定値が軽くなるようにシフトする。
そして、小端孔Ｗ２１の上端部Ｗ２２に対応する位置でのエア溝４２・４２の断面積を、小端孔Ｗ２１の下端部Ｗ２３に対応する位置でのエア溝４２・４２の断面積よりも小さくすることで、下方向への反力Ｆ１が上方向への反力Ｆ２よりも大きくなり、測定値が重くなるようにシフトする。

つまり、小端孔Ｗ２１の上下両端部Ｗ２２・Ｗ２３に対応する位置でのエア溝４２・４２の断面積を調整することで、上下方向の反力Ｆ１・Ｆ２による、測定値のシフト量を調整できる。

小端孔Ｗ２１の下端部Ｗ２３より外部に排出されるエアＡ２０は、昇降台５０まで流れる。そして、流れたエアの一部Ａ３０は昇降台５０のヘッド孔５２を通過し、流れたエアの他部Ａ３１は昇降台５０の上端面５０ａに沿って流れる。

昇降台５０のヘッド孔５２を通過したエアＡ３０は、さらに下方向に流れ、台座部２１の上端面２１ｃに接触する。つまり、ヘッド孔５２を通過したエアＡ３０は、治具２０を下方向に押圧することとなる。
この場合、重量の測定値は、本来の測定値と比較して、全体的に重くなるようにシフトする。

以下では、このようなヘッド孔５２を通過したエアＡ３０が治具２０を押圧する力（外力）を「押圧力Ｆ３」と表記する。

このような押圧力Ｆ３の大きさは、小端孔Ｗ２１の下端部Ｗ２３から昇降台５０の上端面５０ａまでの距離Ｌ１によって変化する。具体的には、図６および図７（ｂ）に示すように、小端孔Ｗ２１の下端部Ｗ２３から昇降台５０の上端面５０ａまでの距離Ｌ１が長くなるにつれて、押圧力Ｆ３は小さくなる。

仮に、小端孔Ｗ２１の下端部Ｗ２３から昇降台５０の上端面５０ａまでの距離Ｌ１が長い場合、小端孔Ｗ２１の下端部Ｗ２３より外部に排出されるエアＡ２０の多くが、昇降台５０の上端面５０ａに沿って流れていくこととなる（図６に示すエアＡ３１参照）。つまり、ヘッド孔５２を通過するエアＡ３０の流量が少なくなるため、押圧力Ｆ３が小さくなる。
一方、小端孔Ｗ２１の下端部Ｗ２３から昇降台５０の上端面５０ａまでの距離Ｌ２が短い場合、小端孔Ｗ２１の下端部Ｗ２３より外部に排出されるエアＡ２０の多くが、ヘッド孔５２を通過することとなる（図６に示すエアＡ３０参照）。つまり、ヘッド孔５２を通過するエアＡ３０の流量が多くなるため、押圧力Ｆ３が大きくなる。

従って、小端孔Ｗ２１の下端部Ｗ２３から昇降台５０の上端面５０ａまでの距離Ｌ１を調整することで、押圧力Ｆ３を調整できる。このような調整としては、例えば、各ピン２１ｂ・２１ｂ・・・の突出寸法を変更する、昇降台５０の停止位置を変更する等がある。

治具２０を押圧したエアＡ３０は、昇降台５０の上端面５０ａを流れる（図６に示すエアＡ４０参照）。従って、治具２０に対して上方向への揚力Ｆ４（外力）が作用する。
揚力Ｆ４が作用する場合、重量の測定値は、本来の測定値と比較して、全体的に軽くなるようにシフトする。

このような揚力Ｆ４の大きさは、エアＡ４０の流速によって変化する。当該エアＡ４０流速は、昇降台５０の下端面５０ｂから台座部２１の上端面２１ｃまでの距離Ｌ２によって変化する。具体的には、図６および図７（ｃ）に示すように、昇降台５０の下端面５０ｂから台座部２１の上端面２１ｃまでの距離Ｌ２が長くなるにつれて、揚力Ｆ４が大きくなる。

つまり、昇降台５０の下端面５０ｂから台座部２１の上端面２１ｃまでの距離Ｌ２が長い場合、エアＡ４０の流速が小さくなるため、揚力Ｆ４も小さくなる。
一方、昇降台５０の下端面５０ｂから台座部２１の上端面２１ｃまでの距離Ｌ２が短い場合、エアＡ４０の流速が大きくなるため、揚力Ｆ４も大きくなる。

従って、昇降台５０の下端面５０ｂから台座部２１の上端面２１ｃまでの距離Ｌ２を調整することで、揚力Ｆ４を調整できる。このような調整としては、例えば、昇降台５０の停止位置を変更する、台座部２１の高さ方向の寸法を変更する等がある。

このように、エアマイクロ方式にてワークＷの内径を測定しながら、ワークＷの重量をを測定する場合、ワークＷおよび治具２０に対して外力（反力Ｆ１・Ｆ２、押圧力Ｆ３、および揚力Ｆ４）が作用する。当該外力は、重量の測定値に影響を与える。
つまり、単にエアマイクロ方式にてワークＷの内径を測定しながら、ワークＷの重量をを測定すると、本来の測定値よりも重くなる、あるいは軽くなるように重量の測定値がシフトする可能性があり、ひいては、重量測定の精度を確保できない可能性がある。

本実施形態では、反力Ｆ１・Ｆ２と、押圧力Ｆ３と、揚力Ｆ４とによる重量の測定値のシフト量（つまり、重量測定に与える影響度合い）を予め測定するとともに、当該測定結果に基づいて、前記シフト量を調整している。
より詳細には、小端孔Ｗ２１の上端部Ｗ２２（被測定部の一端部）に対応する位置におけるエア溝４２・４２の断面積と、小端孔Ｗ２１の下端部Ｗ２３（被測定部の他端部）に対応する位置におけるエア溝４２・４２の断面積と、小端孔Ｗ２１の下端部Ｗ２３から昇降台５０の上端面５０ａ（一端面）までの距離Ｌ１と、昇降台５０の下端面５０ｂ（他端面）から台座部２１の上端面２１ｃ（一端面）までの距離Ｌ２と、を調整している。

つまり、反力Ｆ１・Ｆ２と押圧力Ｆ３と揚力Ｆ４との釣り合いが取れ、反力Ｆ１・Ｆ２と押圧力Ｆ３と揚力Ｆ４とが互いに打ち消し合う。

このように、測定装置１は、噴射したエアＡにより作用するワークＷおよび治具２０への外力（反力Ｆ１・Ｆ２と押圧力Ｆ３と揚力Ｆ４）を打ち消した状態で、重量計１０によりワークＷの重量を測定する。

なお、重量の測定値は、ワークＷの重量の測定精度に影響を与えない範囲であれば、全体的に軽くなるまたは重くなるようにシフトした状態であっても構わない。

これにより、エアマイクロ方式にてワークＷの内径を測定しながらワークＷの重量を測定する場合でも、反力Ｆ１・Ｆ２と、押圧力Ｆ３と、揚力Ｆ４とがワークＷの重量の測定値に影響を与えない。このため、ワークＷの重量測定精度を確保できる。

仮に、昇降台５０に代えて、ロボット等でワークＷを治具２０の複数のピン２１ｂ・２１ｂ・・・に移載するような場合には、小端孔Ｗ２１の上端部Ｗ２２に対応する位置におけるエア溝４２・４２の断面積と、小端孔Ｗ２１の下端部Ｗ２３に対応する位置におけるエア溝４２・４２の断面積と、小端孔Ｗ２１の下端部Ｗ２３から台座部２１の上端面２１ｃまでの距離と、を調整することで、反力Ｆ１・Ｆ２と押圧力Ｆ３と揚力Ｆ４との釣り合いを取ればよい。

また、本実施形態のようにエアマイクロ方式にてワークＷの内径を測定する場合には、小端孔Ｗ２１に噴射するまでのエアＡにより治具２０に外力が作用して、重量の測定値がシフトする。
このような外力としては、エアＡの重量およびエアＡが供給されることにより弾性変形するエア配管３２等である。このような外力が作用すると、重量の測定値が全体的に重くなる、または軽くなるようにシフトする。

本実施形態の測定装置１は、この小端孔Ｗ２１に噴射するまでのエアＡの外力の影響に基づいて、小端孔Ｗ２１の上端部Ｗ２２に対応する位置におけるエア溝４２・４２の断面積と、小端孔Ｗ２１の下端部Ｗ２３に対応する位置におけるエア溝４２・４２の断面積と、小端孔Ｗ２１の下端部Ｗ２３から昇降台５０の上端面５０ａまでの距離Ｌ１と、昇降台５０の下端面５０ｂ（他端面）から台座部２１の上端面２１ｃまでの距離Ｌ２と、を調整している。

つまり、測定装置１は、測定ヘッド４０に供給されるエアＡにより作用する治具２０への外力と、噴射したエアＡ１０・Ａ２０・Ａ３０・Ａ４０により作用するワークＷおよび治具２０への外力とを打ち消した状態で、ワークＷの重量を測定する。

従って、エアＡを供給することによる影響を受けず、本来のワークＷの測定値を測定可能である。このため、ワークＷの重量測定精度を確保できる。

ワークＷの重量および内径の測定が終了した後で、測定装置１は、昇降台５０を上方向に移動して、治具２０より離間させる。これにより、ワークＷは、昇降台５０に載置され、昇降台５０の離間に伴って、治具２０より離間する。

このように構成することで、一つのワークＷに対する測定時間を集約できる。つまり、図１０に示すような重量測定を行った後で内径測定を行う場合と比較して、測定時間を短縮できる。

また、図１０に示すように、ワークＷの重量および内径を別々に測定する場合、異なる場所にワークＷの重量を測定する装置（一対の重量計２１０・２１０および治具２２０等）およびワークＷの内径を測定する装置（一対の径測定機構２３０・２３０および測定ヘッド２４０・２４０等）を配置する必要がある（図１０に示す符号ＳＴ１およびＳＴ２参照）。
一方、図１に示すように、本実施形態の測定装置１によれば、各測定を一つの装置で行うため、一箇所でワークＷの重量および内径を測定できる。
従って、ワークＷの重量および内径を測定するために要するスペースおよびコストを低減できる。

本実施形態のように、ワークＷがコンロッドである場合、コンロッドの形状は、エンジンによって異なるため、例えば、自動車の車種が変わった場合、ワークＷの形状も変わる。

図１０に示すように、ワークＷの重量と内径とを別々に測定する場合、各装置を異なる形状のワークＷに対応させる必要がある。
一方、図１に示すように、本実施形態の測定装置１で異なる形状のワークＷの重量および内径を測定する場合、エア配管３２を抜いて、治具２０および測定ヘッド４０・４０を異なる形状のワークＷに対応する治具２０および測定ヘッド４０・４０に取替え、当該治具２０にエア配管３２を差し込むだけで対応できる。
つまり、異なる形状のワークＷの重量および内径を測定する場合でも容易に対応でき、段換え性を向上できる。

なお、一対の径測定機構３０・３０は、それぞれ測定子を小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１に接触させることにより測定する電気マイクロ方式の測定機構によって構成しても構わない。

以下では、測定装置１の別実施形態として、電気マイクロ方式によって小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１の内径を測定する構成である測定装置１０１について説明する。
図８に示すように、測定装置１０１は、一対の重量計１１０・１１０、治具１２０、一対の径測定機構１３０・１３０、および昇降台１５０を具備する。

一対の重量計１１０・１１０および昇降台１５０は、本実施形態の一対の重量計１０・１０および昇降台５０と同様に構成される。

治具１２０は、内部通路が形成されない点を除いて本実施形態の治具２０と同様に構成される。

一対の径測定機構１３０・１３０は、それぞれ測定ヘッド１４０、測定子、およびトランス１４１・１４１を備える。

測定ヘッド１４０は、内部通路およびエア溝が形成されない点を除いて本実施形態の測定ヘッド４０と同様に構成される。

測定子は、測定ヘッド１４０に取り付けられ、小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１に対して近接離間可能に構成される。

トランス１４１・１４１は、それぞれ治具１２０の下面に一体的に取り付けられ、複数のコイルおよび測定子の移動に伴って移動する可動鉄心等によって構成される。

このような一対の径測定機構１３０・１３０は、それぞれトランス１４１・１４１のコイルに交流電圧が印加され、測定子が小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１に接触するまで移動する。このとき、コイルに発生する誘起電圧が変位する。当該誘起電圧の変位に基づいて、小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１と各測定ヘッド１４０・１４０との間のクリアランスを測定することにより、小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１の内径を測定する。

このような測定装置１０１では、トランス１４１・１４１等を備える測定ヘッド１４０・１４０を治具１２０に一体的に取り付けるため、本実施形態の治具２０と比較して、その重量が重くなる。従って、重量の測定値の振動が大きくなるとともに、必要安定時間が、本実施形態の必要安定時間と比較して長くなる（図９に示すグラフＧ１０・Ｇ４０参照）。

例えば、図９に示すように、重量測定に要する精度の範囲を範囲Ｒとした場合、本実施形態の測定装置１では、時間Ｔ３にて重量を測定することで重量測定の精度を確保できる（図９に二点鎖線で示すグラフＧ１０参照）。一方、測定装置１０１では、時間Ｔ３における測定値が範囲Ｒ外にあり、重量測定の精度を確保できない（図９に示すグラフＧ４０参照）。
このように、単にワークＷの内径を測定する治具２２０に代えて、測定装置１０１を用いる場合、同じ測定時間で測定したときに、重量測定の精度を確保できない場合がある。

この場合、本実施形態の測定装置１にあるような、測定値の時間変化を予め取得しておき、時間Ｔ３までの測定結果に対応する振幅の減衰率Ｇ５１・Ｇ５２に基づいてワークＷの重量を予測すればよい。
また、必要安定時間よりも重量測定に要する時間が長い場合には、必要安定時間経過後の測定値をワークＷの重量とすればよい。

本実施形態のワークＷはコンロッドであったが、これに限定されるものでない。
例えば、ワークＷがリング状の部材であり、当該ワークＷの重量と外径とを測定する場合、径測定機構３０は以下のように構成される。

測定ヘッド４０は、ワークＷの外径よりも大きな内径を有する略半円状の部分を有し、当該略半円部分の内周面からエアを噴射する。そして、エアの背圧に基づいてワークＷの外径を測定する。
仮に、ワークＷの内径と外径とを測定する場合、本実施形態の測定ヘッド４０と、前記略半円部分とを一体的に形成したような測定ヘッドを用いて測定すればよい。
また、電気マイクロ方式にて測定する場合、前記略半円部分を有する測定ヘッドを用い、エアに代えて測定子を接触させる。

すなわち、測定装置１は、ワークＷの重量と、ワークＷの内径および外径の少なくともいずれか一方とを測定するワークＷに対して測定可能である。

一対の径測定機構３０・３０では、それぞれエアセンサ３６・３６や増幅器３７・３７等を用いてエアＡの背圧を測定したが、これに限定されるものでない。すなわち、本体３３を一体的に形成するような既存のセンサ等を用いて測定してもよい。
また、エアＡの背圧に代えて、エアＡの流量を測定することで、ワークＷの内径を測定しても構わない。

本実施形態では、小端孔Ｗ２１および大端孔Ｗ３１の内径を測定する部分は一箇所としたが、二箇所以上で内径を測定しても構わない。この場合、測定箇所に応じて、エアマイクロ方式の場合にはエア配管や本体等を増せばよく、電気マイクロ方式の場合には測定子等を増やせばよい。

１測定装置
１０重量計（重量測定手段）
２０治具
２１台座部
２１ｂピン（支持部）
３０径測定機構（径測定手段）
４０測定ヘッド
５０昇降台
Ｃクリアランス
Ｗワーク
Ｗ２１小端孔（被測定部）
Ｗ３１大端孔（被測定部）

Claims

台座部、および該台座部より突出しワークを所定の姿勢で支持する支持部が形成される治具と、
前記治具が載置され、前記ワークの重量を測定可能な重量測定手段と、
前記支持部で前記ワークを支持したときに、前記被測定部との間にクリアランスが形成されるとともに、前記治具に一体的に形成される測定ヘッドを備え、前記クリアランスを測定することにより、前記被測定部の内径および／または外径を測定可能な径測定手段と、
を具備し、
前記支持部が前記ワークを支持した後で、
前記重量測定手段による測定と、前記径測定手段による測定と、を同時に行う、
測定装置。
前記径測定手段は、前記測定ヘッドにエアを供給するとともに、前記ワークに形成される前記被測定部に前記エアを噴射するものであり、
前記測定ヘッドには、前記噴射するエアを、前記被測定部の一端部および他端部より外部に排出するエア溝が形成され、
前記測定装置は、
前記被測定部の一端部に対応する位置における前記エア溝の断面積と、前記被測定部の他端部に対応する位置における前記エア溝の断面積と、前記被測定部の他端部から前記台座部の一端面までの距離と、を調整し、
前記噴射したエアにより作用する前記ワークおよび前記治具への外力を打ち消した状態で、前記重量測定手段により前記ワークの重量を測定する、
請求項１に記載の測定装置。
前記測定装置は、
前記ワークが載置され、一端面が前記支持部の一端面よりも前記台座側まで接近して、前記支持部に前記ワークを受け渡す昇降台をさらに具備し、
前記被測定部の他端部から前記台座部の一端面までの距離に代えて、前記被測定部の他端部から前記昇降台の一端面までの距離と、前記昇降台の他端面から前記台座部の一端面までの距離とを調整する、
請求項２に記載の測定装置。
前記測定ヘッドに供給されるエアにより作用する前記治具への外力と、前記噴射したエアにより作用する前記ワークおよび前記治具への外力と、を打ち消した状態で、前記重量測定手段により前記ワークの重量を測定する、
請求項２または請求項３に記載の測定装置。
前記測定値の時間変化に基づいて前記ワークの重量を予測する
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の測定装置。
前記ワークは、大端孔が形成される大端部および小端孔が形成される小端部を有するコンロッドであり、
前記被測定部は前記小端孔および前記大端孔であり、
前記重量測定手段は、前記小端部側および前記大端部側の重量を測定し、
前記径測定手段は、前記測定ヘッドを前記小端孔および前記大端孔に挿通し、前記小端孔および前記大端孔の内径を測定する、
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の測定装置