JP2016531014A - ピンの径寸法を検査する装置 - Google Patents

Abstract

研削盤での加工中に、クランクシャフトのクランクピン（１５）の直径を検査する装置であって、Ｖ字状基準装置（１０）と、測定装置（６）と、支持装置（４）とを備える。支持装置（４）は、砥石車スライド（２）に接続された支持部材（５）に対して回転する第一連結部材（９）と、第一連結部材（９）に対して回転し、Ｖ字状基準装置を支持する第二連結部材（１２）とを有している。支持装置に接続された拘束連結部（２０）を有するガイド手段は、クランクピンの軌道運動中に、クランクピンに対する基準装置の係合を案内する。ガイド手段は、検査中、支持装置の動きに干渉せず、砥石車（１）の外形とおおむね平行する軌道に沿うように動きの一部を制限する。検査装置を検査位置へと配置する制御装置は、支持装置と協働するスラスト部材（４０）を備える。

Description

本発明は、砥石車を支持する砥石車スライドを有する数値制御研削盤において、幾何学的軸を中心に回転するピンの径寸法を、加工中に検査する装置に関わる。該検査装置は、検査されるピンと協働する基準装置と、基準装置と共に移動可能な測定装置と、基準装置と測定装置とを支持し、砥石車スライドに固定される支持部材を有する支持装置と、幾何学的軸と平行する第１回転軸を中心に回転するよう、支持部材に連結される第１連結部材と、幾何学的軸と平行する第２回転軸を中心に第１連結部材に対して回転するよう、第１連結部材に連結され、基準装置を支持する第２連結部材と、支持装置と連繋し、検査装置の検査位置に向けて、ピンに対する基準装置の配置をガイドするガイド機構と、検査装置の休止位置から検査位置までの、又はその逆の、自動変位を制御する制御装置とを有する。

上記のような特徴（つまり、研削盤での加工中に、幾何学的軸を中心に軌道運動をするクランクシャフトのクランクピンの径寸法を検査する）を有する装置は、本出願と同一の出願人による特許文献１に記載されている。

その出願において示した実施形態においては、検査装置は、検査対象のクランクピンに接触し、かつ主に重力によってクランクピンの面と適切な共働を維持するＶ字状の基準装置と、そのＶ字状基準装置に連繋するガイド手段とを備えている。このガイド手段は、検査装置の引き込み位置から作動位置への移動中に、クランクピンに係合する面を有する部材を備えている。

特許文献１で開示されている解決方法は、測定に関しては、慣性力が小さいという良い結果をもたらし、本出願の出願人が同等の特徴をもつ装置を作成したところ、その解決方法の正当性や信頼性が確認できた。

しかしながら、工作機械においては、検査装置のために使用できるスペースが足りないことにより、上述のようなガイド手段を有する検査装置を使用することが、困難、もしくは不可能な場合がある。つまり、そのようなガイド手段は、検査対象のクランクピンとの適切な協働を保証可能な所望の広さの面を持つことができないのである。

特許文献２では（同じく本出願の出願人による）、別の異なるガイド手段が公開されている。この検査装置では、ガイド機構の制限装置が、連結部材の一つに接続される管状部材の中で摺動するシャフトを備えており、そのシャフトの両端部は、Ｖ字状基準装置の検査対象のピンに対する閉じ動作の段階において、他の連結部材の休止部材と固定部に係合する。この段階において四辺形が形成されるが、閉じ動作の最中には、シャフトの両端と休止部材との間の摺動摩擦によって、四辺形の形状が変化する。しかしながら、これによって、Ｖ字状基準装置と検査対象のワークピースが接触するまでガイド動作を行うことが可能になる。その後は、シャフトの両端部のうちの少なくとも一つが、対応する休止部材から離間する。

この解決方法でも、良い実用的な結果がもたらされた。しかしながら、加工されるクランクピンの回転速度が上昇していくと、上述の二つの解決方法では、問題があることが分かった。一つは、Ｖ字状基準装置が回転するピンに接触する際の、Ｖ字状基準装置の「跳ね返り」であり、もう一つは、Ｖ字状基準装置の検査されるピンからの、目立たないが望ましくない分離である。これらの問題は、検査装置や工作機械の他の部品に対して重大な結果をもたらす可能性がある。特に、Ｖ字状基準装置が、適切な軌道から無視出来ない距離まで離れて、軌道運動をするピンを迂回するような動きをすれば、損傷や故障を招くことになる。

国際公開第９７／１２７２４号 欧州特許出願公開第１１１８８３３号明細書

本発明においては、工作機械において機械加工する最中に、回転するピンの径寸法や形状を検査する（例えば、工作機械において、軌道運動をするクランクピンの加工中検査を行う）装置であって、正確さと繰り返し精度の点で引用した特許出願における装置と同等のパフォーマンスを保証し、さらに、シンプルで安価な手段を用いて信頼性を高め、故障を回避する装置を実現することを目的とする。

この目的は、請求項１に記載の検査装置によって達成される。

以下、本発明を、添付の図面に示した好ましい実施形態（非限定的な例）と共に詳しく説明する。
図１は、本発明の第一の好ましい実施形態による検査装置の部品を示した側面図であり、検査装置はクランクシャフト用の研削盤の砥石車スライドに取り付けられている。 図２は、図１の装置の異なる稼働状態における側面図であり、一部を省略して示している。 図３は、図１の装置の異なる稼働状態における側面図であり、一部を省略して示している。 図４は、図１の装置の異なる稼働状態における側面図であり、一部を省略して示している。 図５は、図１の装置の異なる稼働状態における側面図であり、一部を省略して示している。 図６は、図１の装置の異なる稼働状態における側面図であり、一部を省略して示している。 図７は、図１の装置の異なる稼働状態における側面図であり、一部を省略して示している。 図８は、図５の状態における装置の部品を示す拡大部分図である。 図９は、図２乃至図８の装置の斜視図である。 図１０は、本発明の第二の好ましい実施形態による検査装置の部品を示した側面図であり、検査装置はクランクシャフト用の研削盤の砥石車スライドに取り付けられている。 図１１は、本発明の第三の好ましい実施形態による検査装置の部品を示した側面図であり、検査装置はクランクシャフト用の研削盤の砥石車スライドに取り付けられている。 図１２は、本発明の第四の好ましい実施形態による検査装置の部品を示した側面図であり、検査装置はクランクシャフト用の研削盤の砥石車スライドに取り付けられている。

図１は、本発明による検査装置の第一の好ましい形態であり、クランクシャフトを研削するためのCNC（コンピュータ数値制御）研削盤の既知の部品、特に、回転中心軸３を中心に回転する砥石車１を備えた砥石車スライド２を模式的に示す。ワークテーブルは、図示していないが、中心軸３と平行するように幾何学的回転軸８を画定するスピンドル及び死点を有する。加工されるクランクシャフトは、その主軸が幾何学的軸８と並ぶように、工作機械に取り付けられる。その結果、クランクシャフトの各クランクピンは（図では、一つのクランクピンのみを示しており、参照番号１５を付してある）、幾何学的軸８を中心に軌道運動をし、上方位置１５’と下方位置１５’’を通る（軌道が取る位置はその他にもある）。クランクピン１５は幾何学的軸８を中心に偏心回転して、その軸８に対して円形軌道を描くが、砥石車スライド２に対するクランクピン１５の軌道は、実質的に、点線と参照番号１６で示す円弧によって表すことができる。

本発明による装置は、加工中に検査されるピン１５と協働する基準装置１０を有する支持アーム１１０を備えている。基準装置とは例えば、クランクピン１５の表面と係合する基準面・休止面を有するＶ字状の装置である。このＶ字状装置は、図で示してあるように、他の側よりも長い側を有し、その長い側が砥石車１から遠い位置に配置されると都合がよい。そうすることで、さらなる研削効果がもたらされ、また、基準装置１０を軌道運動するピン１５に対して容易に接触させることができる。測定装置６は（これ自体は既知のものであり、例えば、先に引用した特許文献２で公開されているものと同様のもの）、基準装置に接続されてそれと共に移動可能になっており、また、フィーラ１７の径方向変位を検知する。測定装置６はさらに、処理・表示装置１００に電気接続され、この装置１００は、研削盤の数値制御に接続されている（後者の接続は既知であるため図示していない）。フィーラ１７は基準装置１０に接続され、クランクピン１５の検査表面に触れるようになっており、また、Ｖ字状の基準装置１０の二等分線に相当する測定方向（または、その二等分線に対して若干角度をつけた測定方向）に沿って動くことができる。またフィーラ１７は、相対基準面と休止面との間でＶ字状基準装置１０を通る形になっている。

Ｖ字状基準装置１０と測定装置６を可動的に支持する支持装置４は、砥石車スライド２に固定される支持部材５を備える。検査されるクランクシャフトの幾何学的回転軸８と平行する第一回転軸７となる第一ピボットを介して、第一連結部材９が支部部材５に連結され、そして第一回転軸７を中心に回転する。また、第二回転軸１１を画定する第二ビボットを介して（第二回転軸１１もまた幾何学的回転軸８と平行する）、第二連結部材１２が連結部材９に対して連結され、そして連結部材９に対して第二回転軸１１を中心に回転する。基準装置１０を支える支持アーム１１０は、第二ビボットを介して、第一連結部材９と及び第二連結部材１２に回転可能に接続され、そして、第一連結部材９及び第二連結部材１２に対して第二回転軸１１を中心に回転する。上述のように、加工処理中に検査されるクランクピン１５は砥石車スライド２に対する円弧１６に沿って動くため、基準装置１０がクランクピン１５に対して接すると、基準装置１０もまた同様の軌道を描く。このとき基準装置１０は、クランクピン１５の軌道運動の周期と同じ周期で（毎分数十回転）上下間を行き来する。このことは、本発明の検査装置が砥石車スライド２によって支持されて、この砥石車スライド２が、数値制御による現代的な研削において、砥石車１の研削面に対する接触を維持するようクランクピン１５の軌道運動がクランクピン１５に「追従する」間に、クランプピン１５の加工を行うことによる。削り代を取り除くための閉じ動作によって、「追従」横断運動が助長されることは明らかである。

支持装置４に対してはガイド機構が連繋され、これによって、クランクピン１５に対するＶ字状基準装置１０の配置（つまり、装置の検査位置に対する配置）をガイドする。このガイド機構は、砥石車スライド２と第二連結部材１２の間に拘束連結部２０を備える。拘束連結部２０は、特に、第三ピボットを介して第二連結部材１２に連結される第三連結部材２２と、支持部材５に連結される第四連結部材２４とを備える。第三連結部材２２は、幾何学的軸８と平行し、かつ第二回転軸１１から離間した第三回転軸２１を中心に回転する。第四連結部材２４は、幾何学的軸８と平行し、かつ第一回転軸７から離間した第四回転軸２５を中心に回転する。第三連結部材２２と第四連結部材２４は互いに接続され、幾何学的軸８と平行する第五回転軸２３を中心に相互に回転する。ガイド機構はさらに、支持部材５に接続され、結果的に砥石車スライド２と一体的に形成される停止面３３と、第四連結部材２４に接続され、停止面３３と係合するベアリング面２７とを備える。停止面３３は、例えばカムなどの当接部材３０によって画定され得る。当接部材３０は、支持部材５に対して軸回転可能に接続されたおおむね円筒状の部材であり、その側面は、部分的に停止面３３を画定し、またより小さい半径のセクター３１を有する可変半径を持つ。これらの機能は後に説明する。同様に、ベアリング面２７は、例えば第四連結部材２４に接続されたローラ−２８のようなもので実現できる。ローラー２８は、幾何学的軸８と平行する第六回転軸２９を中心に回転し、例えば円筒状面などの、ベアリング面２７を画定する回転面を備えている。第四連結部材２４と砥石車スライド２のある固定部との間には、トラクションスプリング３７が配置される。固定部とは、例えば、支持部材５と一体的に形成される部分であり、図では参照番号３８で示してある。このトラクションスプリングを設けることで、装置の動作のある一段階において、ローラー２８のベアリング面２７と、当接部材３０となるカムの停止面３３との係合が維持される。これを以下説明する。

これら二つの異なる部品の配置と寸法は、ベアリング面２７が停止面３３に触れたときに（図１に示す状態である）、第一回転軸７に対する第五回転軸２３の位置と、第一連結部材９と第三連結部材２２の相互位置（おおむね互いに平行する）とが定まるようなものになっている。このようにすれば、ベアリング面２７と停止面３３が接触する状態において、第一回転軸７と第二回転軸１１と第三回転軸２１と第五回転軸２３とが、平行四辺形構造の頂点を形成する。この構造は、互いに対向し平行する第一連結部材９及び第三連結部材２２と、回転軸１１と２１との間の第二連結部材１２の部分と、この部分と平行し、上述の配置位置において第一回転軸７と第五回転軸２３との間の距離で表される事実上の一辺とを有する。この状態をガイド状態と呼ぶが、この状態では、停止面３３が拘束連結部２０と協働し、拘束連結部２０と支持装置４が平行四辺形構造を形成する。また、Ｖ字状基準装置１０の動きは、重力の影響で、平行四辺形構造によってもたらされる円形軌道を描く。つまり、砥石車１の外形と平行し、そこからわずかに離間した軌道である（図１では明瞭化のため、その離間距離を大きく示してあるが、実際には数ミリメートルである）。

本発明による検査装置はさらに、連結・制限機構６０を備える。この連結・制限機構６０によって、Ｖ字状基準装置１０が、幾何学的軸８と平行する振動軸を中心に、平行四辺形構造に対して制限された角運動をすることができる。このような連結・制限機構は、支持アーム１１０と一体的に形成される中央基準部１１１と、第二連結部材１２と一体的に形成され、互いに対向するように配置された二つのストッパー６２、６３とで実現できる。ストッパー６２、６３は、中央基準部１１１の互いに対向する面１１２、１１３に触れるようになっている。ストッパー６２、６３は、それらの面１１２、１１３と共に、上述の制限された角運動の範囲を制限する機械的当接部のペアとなる。他の実施形態においては、ストッパー６２、６３が支持アーム１１０と一体的に形成されて、中央基準部１１が第二連結部材１２と一体的に形成されてもよい。また、スプリング６５などのスラスト装置が、第一連結部材９に固定された第一フック部材６６と、支持アーム１１０に固定された第二フック部材６７との間に配置される。

制御装置３９は、休止位置と検査位置との間の装置の自動変位を制御するためのものであるが、図１において参照番号４１で示す駆動手段と、スラスト部材４０とを備える。駆動手段４１は、第一回転軸７に沿って配置した軸の回転を制御する電動モータを備えている。スラスト部材４０は、第一回転軸７となるピボットにおいて、支持部材５と駆動手段４１に対して接続されている。駆動手段４１によって、スラスト部材４０が第一回転軸７を中心として、時計回り・反時計回りに回転する。スラスト部材４０は、スラスト面４２となる突起部を特徴として有している。スラスト面４２は、第一連結部材９の端部側位置において側壁から突出するロッド１３と協働する（つまり、それに接触する）ようになっている。この本発明の第一の好ましい実施形態においては、当接部材３０を実現するカムは、スラスト部材４０と一体的に形成される。また、第一回転軸７に中心がある停止面３３は、スラスト部材４０と共に回転するようになっている。

休止部材３４、３５は、それぞれ第一連結部材９、支持アーム１１０と一体的に形成され、スプリング３７の付勢力を受けて、互いに接するようになっている。この接触により、休止位置へと戻る段階中に行われる動作において、二つの部材９及び１２の間の閉じ角が定まる。

二つの安全ストッパー４４、４５は、それぞれ第四連結部材２４、支持部材５と一体的に形成され、互いに接触するようになっている。この接触により、平行四辺形構造と砥石車１との間の閉じ角が定まる。具体的に説明すると、基準装置１０が何らかの予測できない故障により、閉じ動作において、軌道運動をするクランクピン１５を止めるのに失敗した場合、平行四辺形構造が折りたたまれて、結果として基準装置１０が砥石車１に接触することを防ぐための接触である。

図２、３、４、５は、一実施形態による支持装置４の側面図であり、四つの異なる作動状態を示している。具体的には、図２は装置の休止（非作動）状態を示しており、その状態では、Ｖ字状基準装置１０が持ち上げられている。図５は、装置の作動状態、つまりクランクピン１５の加工中の状態を示す。その状態では、Ｖ字状基準装置１０がクランクピン１５に接触しており、フィーラ１７の動作が測定装置６によって検出される。測定装置６は、加工中のクランクピン１５の径寸法に関する信号を処理・表示装置１００に対して送信する。図３は、ガイド状態の途中の状態、つまり休止位置から検査位置への移動中の状態を示しており、その状態では停止面３３がベアリング面２７と接触している。図４が示す状態では、Ｖ字状基準装置１０が予測不能の故障により、接近中にクランクピン１５を捉え損ねて、下方位置１５’’を通過してしまっている。

図９は、図２乃至図５の検査装置の途中状態を示す斜視図であるが、この図からも分かるように、第四連結部材２４はフォーク型となっており、その自由端部２６において支持部材５を支点として回転し（既知の方法であるため図示せず）、これが第四回転軸２５を画定する。第四連結部材２４はさらに、第五回転軸２３となる中央領域３６において第三連結部材２２を支点として回転する。

以下、クランクピン１５の加工中のいくつかの稼働段階において、本発明の装置がどのように動作するかを説明する。

検査装置の休止位置への引き込みは、通常、検査装置の測定信号に基づいて、クランクピン１５が所望の寸法（径寸法）に到達したと判定された段階で、研削盤の数値制御によって制御される。引き込み自体は、駆動手段４１がスラスト部材４０を時計回り（図における時計回り）に回転させることで起こり、そうすることで、スラスト面４２がロッド１３に接触する。結果的に、支持装置４の第一連結部材９などの部品が時計回りに回転し（これも図における時計回りである）、基準装置１０が図２に示したような位置に上昇する。この動作の間、時計回りの回転の結果として、休止部材３４、３５が互いに接触し、第一連結部材９と第二連結部材１２との間の閉じ角を制限する。これによって、Ｖ字状基準装置１０と工作機械の部品との衝突が回避される。その後、クランクシャフトの他の箇所を加工してもよいし、加工が終了したのであれば、クランクシャフトを手動、または自動で取り除けばよい。

別の新たなクランクピン１５を加工する場合、それが砥石車１の前に移動され、検査装置が検査位置に移動する。これは、研削盤の数値制御と制御装置３９の駆動手段４１を介して、スラスト部材４０を反時計回り（図における反時計回り）に回転させ、スラスト面４２によってロッド１３に与えられている付勢力を解放することで行われる。結果として、支持装置４の第一連結部材９、第二連結部材１２などの部品が、重力の影響を受けて（つまり、検査装置の部品の自重によって）回転し、Ｖ字状基準装置１０が、軌道運動をするクランクピン１５の方向へ移動する。また、この動作の第一段階においては、休止部材３４、３５が互いに接する一方で、ストッパー６２が中央基準部１１１の面１１２対して当接する。

何らかの著しい回転があった場合、及び、Ｖ字状基準装置１０が軌道運動をするピン１５と砥石車１に向かって移動する間は、回転体２８のベアリング面２７が当接部材３０の停止面３３に接触し（図３）、トラクションスプリング３７がベアリング面２７と停止面３３との接触を維持する。以降は、支持アーム１１０が拘束連結部２０に対して回転し、中央基準部１１１の位置が変化する。また、ストッパー６３と面１１３との間の付勢力よって、休止部材３４と３５が互いに離れる。上述したように、フォーク２４の位置、及び結果的に第五回転軸２３の位置が固定され、回転軸７、１１、２１、２３を頂点とする平行四辺形の一部となるため、Ｖ字状基準装置１０がクランクピン１５の方向に移動するように案内される。このとき、クランクピン１５は、砥石車の外形に平行し、かつ砥石車１から所定の距離だけ離れた（例えば２または３ミリメートル）円形軌道を描く（図３）。このクランクピン１５が円形軌道を描く位置は、Ｖ字状基準装置１０が、ピン１５の軌道運動のどのタイミングでもピン１５に触れることができる区画内にある。

高い回転速度（例えば１００ｒｐｍ）で軌道運動をするクランクピン１５に対して、Ｖ字状基準装置１０が接触すると、機械的当接部のペアが、Ｖ字状基準装置１０の砥石車１に対する望ましくない動きを制限する。望ましくない動きとは、Ｖ字状基準装置１０が軌道運動をするピン１５に接触したときに、跳ね返りの結果として起こり得る動きであり、また、装置や工作機械の部品に対して破損や危険な状況をもたらす可能性のある動きでもある。そのような問題が起こる状況というのは、特に、Ｖ字状基準装置１０がピン１５との衝突の結果、砥石車１から離間し、軌道運動をするピン１５を乗り超えてしまう場合である。そのような動きを制限するため、具体的には、中央基準部１１１と二つのストッパー６２、６３から成る機械的当接部によって、幾何学的軸８と平行する振動軸を中心とした基準装置１０の振動を制限する。図６及び図７では、Ｖ字状基準装置１０の危険、かつ望ましくない動き、つまり、砥石車１から離れる動きの二つの例を示してある。第二連結部材１２を含む平行四辺形構造に対して、そのような動きの結果として起こる支持アーム１１０の回転（図における反時計回りの回転）は、ストッパー６２と中央基準部１１１の面１１２との接触によって制限される。これに対して、他のストッパー６３と中央基準部１１１の他の面１１３との接触は、Ｖ字状基準装置１０が砥石車１に向かう動きを制限する。

上述のように、ガイド状態において平行四辺形によってもたらされる円形軌道は、大きさが限られているが、上述の区画において基準装置１０とピン１５との接触を確実なものにするには十分な大きさである。この軌道区画は、ベアリング面２７と当接部材３０の停止面３３との間の第一接触に相当する上点と、当接部材３０となるカムの形状、及びその角配置によって定まる下点によって画定される。具体的には、当接部材３０の形状と配置は、スラスト部材４０の回転中に、上述の軌道区画の端部において、基準装置１０が検査対象のピン１５に確実に接触すると、小さな半径のセクター３１がベアリング面３１に対向できるようなものとなっている。装置の稼働状態、つまり検査状態においては、ベアリング面２７と停止面３３は離間し、第一連結部材９及び第二連結部材１２の自由な動きを妨げることはしない。実際のところ、検査段階においては、ピン１５と基準装置１０と間の適切な協働は、主に、重力と、検査装置の部品にかかる重力に対抗するクランクピン１５の付勢力とによってもたらされる第一連結部９と第二連結部１２の動きによって維持される。尚、Ｖ字状基準装置１０のある一面が、ベアリング面２７と停止面３３との接触が起こる前に、軌道運動をするピン１５に接触することもある。つまり、クランクピン１５とＶ字状基準装置１０の両側との完全な係合は、ガイド機構の関与がなくとも起こり得ることであり、特に、比較的大きな寸法のピン１５の場合に起こることがある。その場合、Ｖ字状基準装置１０は、検査状態において、上述の平行四辺形構造によってもたらされる距離よりも常に大きい砥石車１からの距離を保つ。

比較的小さな寸法のピン１５を用いることが一般的ではあるが、そのようなピンに限らず、ピンとＶ字状基準装置１０との接触後は、続いて起こる、もしくは既に起こっているベアリング面２７と停止面３３との間の協働と、その結果として起こる円形軌道に沿ったＶ字状基準装置１０の動きによって、Ｖ字状基準装置１０とピンとの間の適切で完全な係合が阻害されることがある。このような状況は、スラスト部材４０の回転動作が終了したときのみ起こり得る。つまり、当接部材３０となるカムのセクター３１（小さな半径を有している）がベアリング面２７と対向し、平行四辺形構造によるＶ字状基準装置１０の動きの制限が解除されたときである。

よって、拘束連結部２０を有するガイド機構を設けることによって、検査対象のピン１５に対してＶ字状基準装置１０を案内している。そのように動きを案内することによって、適切な検査位置で検査装置１０をピン１５に対して接触させることができる。拘束連結部２０がこのガイド機能を行うのは、制御装置３９によって制御される自動変位のある一点において、ベアリング面２７と停止面３３が接触したときである。このガイド機能によって、砥石車１の方向に向かう基準装置１０の閉じ動作が制限され、そして、砥石車１の外形におおむね平行する軌道に沿って基準装置１０が動くように案内される。そのような軌道に沿った動きの案内は、Ｖ字状基準装置１０とピン１５との間の適切な協働が起こるまで行われる。図１乃至図９における第一の好ましい実施形態においては、当接部材３０となるカムの停止面３３がベアリング面２７から離れるまでである。その後の検査段階においては、第一連結部材９と第二連結部材１２の自由な動きがガイド機構によって制限されることはない。これによって、検査段階では、Ｖ字状基準装置１０（それに接続されているフィーラ１７も含む）と軌道運動をする検査対象のピン１５との間の適切な協働が保証される。

もし何らかの予測不能の故障により、Ｖ字状基準装置１０が閉じ動作中にピン１５を捉え損ね、下方位置１５’’を通過してしまい（図４）、さらに停止面３３がベアリング面２７から離れると、上述のように、安全ストッパー４４と４５との接触によって、Ｖ字状基準装置１０と砥石車１との衝突が回避される。尚、図示した他の構成においては、安全ストッパー４４と４５を僅かではあるが離した状態で示してある（図によっては明瞭に示されていないこともある）。

既知の解決方法に関して言えば（例えば、特許文献２の解決法）、拘束連結部２０を有する本発明の装置の構造においては、平行四辺形構造を形成できることと、部品の摺動摩擦が実質的に無いことから、高い精度で案内された基準装置１０の動きが可能である。

また既に述べたように、本発明のガイド機構の構造により、簡単で信頼性のある方法で、基準装置１０の砥石車１から離れる望ましくない動きを制限する機構を実現できる。

図１０は、本発明の第二の好ましい実施形態を示す。図１０の装置は、第二連結部材１２と一体的に形成される支持アーム１１０’と、異なる連結・制限機構７０とを備える。連結・制限機構７０は、拘束連結部２０の第三連結部材２２に固定されるスタッド７１と、第二連結部材１２に形成され、スタッド７１とスラスト装置（スプリング７５）を収容するスロット７２とを備えている。スプリング７５は、スタッド７１の一面とスロット７２の一面を互いに押し付け、よってスタッド７１とスロット７２は、機械的当接部の一組となっている。

この装置の動作は、ガイド状態（Ｖ字状基準装置１０が、平行四辺形構造によって検査位置へと案内される状態）に関しては、図１乃至図９で述べたこととほぼ同じである。Ｖ字状基準装置１０が検査されるピン１５に接触する前に、スロット７２内のスタッド７１の位置がスプリング７５によって定まり、第三回転軸２１も同様に定まる。Ｖ字状基準装置１０が検査されるピン１５に接触すると、基準装置１０がピン１５から受ける付勢力はスプリング７５の付勢力に打ち勝って、その結果、基準装置１０が振動軸（この場合第二回転軸１１と一致する）を中心として、平行四辺形構造に対して制限された角運動を可能にする。図１乃至図９の場合のように、検査段階においては、ピン１５と基準装置１０と間の適切な協働は、主に、重力と、検査装置の部品にかかる重力に対抗するクランクピン１５の付勢力とによってもたらされる連結部材９と１２の動きによって維持される。

連結・制限機構７０、つまり、機械的当接部の一組となるスタッド７１の面とスロット７２の面、及び間に配置されるスプリング７５によって、基準装置１０の砥石車１から離れる望ましくない動きが制限される。望ましくない動きとは、上述したような、Ｖ字状基準装置１０が軌道運動をするピン１５に接触したときに起こる跳ね返りである。

第二の好ましい実施形態は、例えば連結・制限機構７０に関して他の構成を用いることもできる。連結・制限機構７０は、第三連結部材２２ではなく第二連結部材１２に固定されたスタッド７１と、第二連結部材１２ではなく第三連結部材に形成されたスロット７２を有してもよい。

図１１は、本発明の第三の好ましい実施形態を示す。この実施形態では、これまでの実施形態とは異なり、基準装置１０を支持する支持アーム１１０’’が、第二連結部材１２と第三連結部材２２に対して回転可能に接続されており、そして支持アーム１１０’’が、第三回転軸２１を中心として、第二連結部材１２と第三連結部材２２に対して回転するようになっている。異なる連結・制限機構８０は、フォーク部材８１を備えている。このフォーク部材８１は、図１１においては、支持アーム１１０’’と一体的に形成されているものとして示してあるが、支持アーム１１０’’に接続される別個の部材であってもよい。フォーク部材８１は、二つのストッパー８２、８３を備えている。ストッパー８２、８３は、互いに対向し、第二連結部材１２の互いに対向する面１２２、１２３に触れるようになっている。これらのストッパーにより、上述の制限された角運動の範囲が画定・制限される。連結・制限機構８０はさらに、スラスト装置、つまりスプリング８５を備えている。スプリング８５は、ストッパー８２、８３のうちのいずれか一つを、第二連結部材１２のいずれか一つの面に対して付勢する。図１１の場合では、ストッパー８２を面１２２に対して押し付けている。

図１１の装置の動作は、ガイド状態（Ｖ字状基準装置１０が、平行四辺形構造によって検査位置へと案内される状態）に関しては、図１乃至図９で述べたこととほぼ同じである。Ｖ字状基準装置１０が検査されるピン１５に接触する前に、第二連結部材１２に対する支持アーム１１０’’の位置（結果的に、平行四辺形構造に対する基準装置１０の位置）は、スプリング８５によって画定される。Ｖ字状基準装置１０が検査されるピン１５に接触すると、基準装置１０がピン１５から受ける付勢力はスプリング８５の付勢力に打ち勝って、その結果、支持アーム１１０’’とそれが支持する基準装置１０が、振動軸（この場合第三回転軸２１と一致する）を中心として、平行四辺形構造に対して制限された角運動を可能にする。図１乃至図９の場合のように、検査段階においては、基準装置１０とピン１５との間の適切な協働は、主に、重力と、検査装置の部品にかかる重力に対抗するクランクピン１５の重力と付勢力とによってもたらされる連結部材９と１２の動きによって維持される。

連結・制限機構８０、つまり、機械的当接部の二組を形成する、ストッパー８２、８３と、第二連結部材１２の互いに対向する面１２２、１２３によって、基準装置１０の平行四辺形構造や砥石車１に対する望ましくない動きが制限される。望ましくない動きとは、上述したような、Ｖ字状基準装置１０が軌道運動をするピン１５に接触したときに起こる跳ね返りである。

図１１に示した実施形態に類似する本発明の実施形態は、例えば、振動軸やフォーク部材８１の形状・配置に関しては、図示したものとは異なっていてもよい。振動軸は例えば、第三回転軸２１の位置や図示した他の回転軸の位置とは異なる位置に配置されてもよい。フォーク部材８１に関しては、既に述べた変更（支持アーム１１０’’との一体形成、もしくは支持アーム１１０’’に固定される別個の部材）の他に、ストッパー８２、８３を、第二連結部材１２ではなく第三連結部材２２の側面に配置する変更も可能である。その場合、第二連結部材１２ではなく、第三連結部材２２の互いに対向する面にそれらのストッパーが接触する。

さらに、図１０及び図１１では、カム３０とは異なる、支持部材５に接続された当接部材３０’と、例えば面である停止面３３’とを模式的に示してある。これらの実施形態でも、ガイド状態において、第四連結部材２４のベアリング面２７が当接部材３０’の停止面３３’に接触すると、拘束連結部２０と支持装置４が平行四辺形構造を形成する。これによって、Ｖ字状基準装置１０が重力の影響を受けて、そのような平行四辺形構造によってもたらされる円形軌道（つまり、砥石車１の外形に平行し、そこからわずかに距離を置いた軌道）を描く。

図１２は、本発明の第四の好ましい実施形態を示す。この実施形態においては、これまでの実施形態とは異なり、連結・制限機構が設けられていない。第二の好ましい実施形態のように、支持アーム１１０’は第二連結部材１２に固定されている。

図１２の装置の動作は、ガイド状態（Ｖ字状基準装置１０が、平行四辺形構造によって一区画へと案内される状態）、及び検査状態（基準装置１０とピン１５との間の適切な協働が、主に、重力と、検査装置の部品にかかる重力に対抗するクランクピン１５の付勢力とによってもたらされる連結部材９と１２の動きによって維持される状態）に関しては、図１乃至図９で述べたこととほぼ同じである。よって、図１２の装置は、上述の実施形態のよる装置と同様の利点を有し、また、より構造的にシンプルで、低速度で回転するクランクピンの検査が可能である。また、図１２の装置においては、Ｖ字状基準装置１０と軌道運動をするピン１５との衝突による応力や付勢力が弱くなる。

本発明による検査装置は、例えば、他の部品の形状・寸法・位置などに関しても、構造的に異なっていてもよい。

例えば当接部材３０は、上述の機能や特徴を維持したまま、スラスト部材４０と一体的に形成されずに、その他の場所に配置されてもよい。

他の実施形態によれば、制御装置３９のスラスト部材は、異なる既知の方法で実現することもできる。例えば、支持装置４の異なる面に作用する複動式油圧シリンダーであってもよい。

本発明の装置は、特に軌道運動をするクランクピンの加工中検査に適しているが、軌道運動をする加工済みまたは未加工のピンの寸法・形状検査や、自身の軸を中心に回転するピンの加工前・加工中・加工後検査に対しても使用され得ることは明らかである。

Claims (18)

1. 砥石車（１）を支持する砥石車スライド（２）を有する数値制御研削盤において、幾何学的軸（８）を中心に回転するピン（１５）の径寸法を、加工中に検査する装置であって、
   検査される前記ピン（１５）と協働する基準装置（１０）と、
   前記基準装置（１０）と共に移動可能な測定装置（６）と、
   前記基準装置（１０）と前記測定装置（６）とを支持する支持装置（４）であって、
   前記砥石車スライド（２）に固定される支持部材（５）と、
   前記幾何学的軸（８）と平行する第一回転軸（７）を中心に回転するよう、前記支持部材（５）に連結される第一連結部材（９）と、
   前記幾何学的軸（８）と平行する第二回転軸（１１）を中心に前記第一連結部材（９）に対して回転するよう、前記第一連結部材（９）に連結され、前記基準装置（１０）を支持する第二連結部材（１２）とを備える、支持装置（４）と、
   前記支持装置（４）に連繋され、前記検査装置の検査位置に向けて、前記ピン（１５）に対する前記基準装置（１０）の配置をガイドするガイド機構と、
   前記検査装置の休止位置から前記検査位置までの、又はその逆の、自動変位を制御する制御装置（３９）とを有し、
   前記ガイド機構が、前記砥石車スライド（２）と前記第二連結部材（１２）との間に拘束連結部（２０）を備え、
   前記拘束連結部（２０）が、
   前記幾何学的軸（８）と平行し、前記第二回転軸（１１）から離間した第三回転軸（２１）を中心として回転するよう、前記第二連結部材（１２）に連結された第三連結部材（２２）と、
   前記幾何学的軸（８）と平行し、前記第一回転軸（７）から離間した第四回転軸（２５）を中心として回転するよう、前記支持部材（５）に連結された第四連結部材（２４）とを備え、
   前記第三連結部材（２２）と前記第四連結部材（２４）が互いに接続され、前記幾何学的軸（８）と平行する第五回転軸（２３）を中心に相互に回転することを特徴とする検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置であって、前記ガイド機構が、
   前記支持部材（５）に接続された停止面（３３；３３’）と、
   第四連結部材（２４）に接続されたベアリング面（２７）とを備え、
   前記ベアリング面（２７）がガイド状態において前記停止面（３３；３３’）と係合することで、前記第一回転軸（７）に対する前記第五回転軸（２３）の位置を画定し、前記第一連結部材（９）と前記第三連結部材（２２）とを相互におおむね平行に配置する検査装置。
3. 請求項２に記載の検査装置であって、前記ベアリング面（２７）と前記停止面（３３；３３’）が接触すると、前記第一回転軸（７）と、前記第二回転軸（１１）と、前記第三回転軸（２１）と、前記第五回転軸（２３）とが、平行四辺形構造の頂点となる検査装置。
4. 請求項２または３に記載の検査装置であって、前記停止面（３３；３３’）が、前記支持部材（５）に軸回転可能に接続された停止部材（３０）によって画定される検査装置。
5. 請求項４に記載の検査装置であって、前記停止部材（３０）がおおむね円筒状の部材であり、前記円筒状部材の側面が、部分的に前記停止面（３３）を画定し、かつより小さい半径のセクター（３１）を持つ可変半径を有する検査装置。
6. 請求項２乃至５のいずれか一つに記載の検査装置であって、前記拘束連結部（２０）が前記第四連結部材（２４）に接続されたローラー（２８）を備え、前記ローラー（２８）が、前記幾何学的軸（８）と平行する第六回転軸（２９）を中心に回転し、また、前記停止面（３３；３３’）と協動する前記ベアリング面（２７）を画定する回転面を有する検査装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の検査装置であって、前記制御装置（３９）が、駆動手段（４１）と、前記支持部材（５）と前記駆動手段（４１）とに接続されるスラスト部材（４０）とを備え、前記スラスト部材（４０）が、前記第一回転軸（７）を中心に回転し、かつ前記第一連結部材（９）と協働するスラスト面（４２）を備えており、これによって、前記検査装置の前記休止位置から前記検査位置への自動変位が制御される検査装置。
8. 請求項４または５に記載の検査装置であって、前記制御装置（３９）が、駆動手段（４１）と、前記支持部材（５）と前記駆動手段（４１）とに接続されるスラスト部材（４０）とを備え、前記スラスト部材（４０）が、前記第一回転軸（７）を中心に回転し、かつ前記第一連結部材（９）と協働するスラスト面（４２）を備えており、これによって、前記検査装置の前記休止位置から前記検査位置への自動変位が制御され、また、前記停止部材（３０）が前記スラスト部材（４０）と一体的になり、前記停止面（３３；３３’）が前記第一回転軸（７）を中心となる検査装置。
9. 請求項８に記載の検査装置であって、前記拘束連結部（２０）が前記第四連結部材（２４）に接続されたローラー（２８）を有し、前記ローラー（２８）が、前記幾何学的軸（８）と平行する第六回転軸（２９）を中心に回転し、かつ、前記停止面（３３；３３’）と協動する前記ベアリング面（２７）を画定する回転面を備える検査装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の検査装置であって、さらに連結・制限機構（６０、７０、８０）を備え、これによって、前記基準装置（１０）が前記幾何学的軸（８）と平行する振動軸を中心として、前記拘束連結部（２０）に対して制限された角運動を可能にする検査装置。
11. 請求項１０に記載の検査装置であって、前記連結・制限機構（６０、７０、８０）が、
    制限された前記角運動の範囲を画定・制限する少なくとも一組の機械的当接部（６２、１１２、６３、１１３；７１、７２、；８２、１２２、８３、１２３）と、
    前記少なくとも一組の機械的当接部（６２、１１２、６３、１１３；７１、７２；８２、１２２、８３、１２３）を互いに対して押し付けるスラスト装置（６５；７５；８５）とを有する検査装置。
12. 請求項１０または１１に記載の検査装置であって、前記基準装置（１０）と前記測定装置（６）とを支持し、前記振動軸を中心として回転可能な第二連結部材（１２）に接続される支持アーム（１１０；１１０’’）を備える検査装置。
13. 請求項１２に記載の検査装置であって、前記連結・制限機構（６０；８０）が互いに対向する二つのストッパー（６２、６３；８２、８３）を備え、前記ストッパー（６２、６３；８３、８３）が、前記支持アーム（１１０；１１０’’）および前記第二連結部（１２）のいずれか一つと一体的になり、制限された前記角運動の範囲を画定・制限する検査装置。
14. 請求項１２または１３に記載の検査装置であって、前記支持アーム（１１０）が第一連結部材（９）に対しても回転可能に接続され、前記振動軸が前記第二回転軸（１１）と一致する検査装置。
15. 請求項１２または１３に記載の検査装置であって、前記支持アーム（１１０’’）が第三連結部材（２２）に対しても回転可能に接続され、前記振動軸が前記第三回転軸（２１）と一致する検査装置。
16. 請求項１３に記載の検査装置であって、前記連結・制限機構（８０）が、前記支持アーム（１１０’’）に固定、または前記支持アーム（１１０’’）と一体的に画定され、二つのストッパー（８２、８３）を画定するフォーク部材（８１）を備え、前記二つのストッパー（８２、８３）が、前記第二連結部材（１２）の互いに対向する面（１２２、１２３）に接触し、これによって、前記基準装置（１０）の前記第二連結部材（１２）に対する制限された角運動の範囲が画定される検査装置。
17. 請求項１〜１６のいずれかに一項に記載の検査装置であって、前記幾何学的軸（８）を中心として軌道回転をするピン（１５）を検査する検査装置。
18. 請求項１７に記載の検査装置であって、前記基準装置（１０）が、前記ピン（１５）の面と係合するベアリング面と基準面とを有するＶ字状の装置である検査装置。

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