JP2017067512A - 外径測定器およびそれを用いた研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クランクピン等の偏心運動するワークを加工する際に、加工中に正確にワーク径を測定することができる測定装置を提供する。【解決手段】ピン径測定装置１０は、自転せずに公転のみの旋回運動をするワーク５５を研削する研削装置８０に用いられる。加工中または停止中のいずれかに、ワーク５５の外径を計測する。ワーク５５に当接する接触子２１を先端部に有するデジタルセンサ２０と、デジタルセンサ２０を収容する貫通穴が中央部に形成され長手方向に延びるＶベース１９と、このＶベース１９の先端側であって接触子２１の両側にほぼＶ字状に配置される３個の保持部材４１、４２を有する。３個の保持部材４１、４２は、Ｖ字状の一方辺側に２個、他方辺側に１個配置され、一方辺側に配置される２個の保持部材はワーク５５の軸方向について接触子２１を挟んで位置する。【選択図】 図５

Description

本発明は、旋回運動するピンまたは丸棒状のワークの外径を測定する測定器およびそれを用いる装置に係り、特にエンジンのクランクピン等を研削する際に好適な外径測定器およびそれを用いた研削装置に関する。

従来のピン径測定装置の例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載のものは本願出願人の発明に係るものであるが、ワークを砥石で研削中に、測定ヘッドと砥石との接触を防止するとともに、旋回運動するワークに測定装置を追従させて、時時刻刻におけるワークの正確な外径の測定を可能としている。そのため、ピン径測定装置は、切り込み方向に移動する刃物台に固定した固定アームと、固定アームに平行に移動する可動アームと、固定アームと可動アームのそれぞれに支点部材で連結され、互いに平行な２本の連結アームとで平面四節リンク機構を形成している。さらに、ワークの径を測定する測定ヘッドを、平面四節リンク機構に保持している。これにより、ワークの旋回運動に測定ヘッドを追従させている。

クランクピンの直径を測定する従来の装置の例が、特許文献２に記載されている。この公報に記載の装置では、研磨機械の研磨運転中にクランクシャフトのクランクピンの直径を測定するため、砥石とともにスライド運動するスライド部に支持部を設け、この支持部に対して回転する第１アームと、第１アームに対して回転する第２アームと、第２アームに保持した参照装置と、計測装置とを設けている。計測装置に隣り合って、ループ状の案内装置が設けられ、この案内装置がクランクシャフトへ計測装置を導くようになっている。

特許文献３には、回転加工中の部品の外径を瞬間的に測定し、その測定結果を動的に演算して、加工装置を制御することが記載されている。本公報においては、加工装置を研削装置とし、クランクシャフトを研削することが例示されている。その際、クランクシャフトのクランクピンの外径を測定する測定装置が、クランクシャフトに近接して配置されている。また、特許文献４には、クランクピンのような回転軸から偏心したワークの加工において、省スペース化、小型化した簡単なワークの外径測定装置を提供することが開示されている。この特許文献４においては、三点接触法により、３個の接触子を円筒面に接触させて、円筒形を求めている。

特開２００５−１９５４８４号公報 特表平１１−５１３３１７号公報 特表２００８−５０１５３６号公報 特開２００７−１６０４５８号公報

上記従来のワーク加工装置においては、いずれも加工中にワークの外径を正確に把握するために、種々の工夫がなされている。例えば、特許文献１では四節リンク機構を採用することにより、円筒状ワークの動きにピン径測定装置を追従させている。そのため、加工中に発生するびびり等の振動が極小であれば、簡単な装置で、正確な測定が可能である。しかし、振動が大きくなったり、または測定装置の組み立て誤差があると測定誤差が生じる恐れがある。つまり、ワークに対して測定装置を、ワークの外周の２点で保持しているため、測定点及び２点の保持点で形成される面外の力や円筒軸方向の力が加わると、ワークに対して測定装置が傾いてしまい、この傾きはわずかであっても、加工深さが微小な研削装置等では、相対的に大きな加工誤差になる。

また、上記特許文献２に記載の装置では、案内装置を設けているので、測定位置に測定装置を導くことは容易であるが、測定中はやはりワークの外周円筒面の２点で測定装置を接触させる構造であるから、特許文献１と同様に、面外の力や軸方向の力が加わると、測定装置が設定した姿勢からずれて傾き、測定誤差を引き起こす可能性がある。また、研削等においては、砥石は焼結材等を用いるので微視的に見れば必ずしも表面が平たんではないので、研削中にわずかな振動を引き起こして外径測定値に変動を生じる恐れもある。

さらに上記特許文献３では、ワーク径の測定値に変動が生じることを前提に、計測結果の演算処理について開示している。そのため、ワーク径測定装置が測定中に、測定値そのものの変動を抑えて測定精度を向上させるために、測定装置をワークにいかに保持するかについては、考慮されていない。特許文献４では、３点接触法により測定の迅速化が図られているが、測定子を３個必要とするため、装置が大型化して砥石等の邪魔になる恐れがあるとともに、装置が複雑化する。また、円筒面を前提にしているから、ワークが円筒面から微小に異なっていれば、その分測定精度が低下する。

本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、クランクピン等の偏心運動するワークを加工する際に、加工中に正確にワーク径を測定することができる測定装置を提供することにある。本発明の他の目的は上記目的に加え、測定装置の組み立て誤差に基づく測定変動の恐れやワークの加工中にびびり等の振動が発生しても、ワークをより確実に保持して正確なワーク径を得るとともに、簡易な構成でワーク径の測定装置を実現することにある。

上記目的を達成するための本発明の特徴は、旋回運動をするワークを加工する加工装置に用いられ、加工中または停止中のいずれかに前記ワークの外径を計測する外径測定器において、前記ワークに当接する接触子を先端部に有するセンサと、前記センサを収容する貫通穴が中央部に形成され長手方向に延びるＶベースと、このＶベースの先端側であって前記接触子の両側にほぼＶ字状に配置される３個の保持部材とを有し、前記３個の保持部材はＶ字状の一方辺側に２個、他方辺側に１個配置され、一方辺側に配置される２個の保持部材はワークの軸方向について前記接触子を挟んで位置することにある。
本発明は、自転せずに公転のみの旋回運動をするワークを加工する装置にも好適に使用することができる。

そしてこの特徴において、前記保持部材は、ワークの軸方向に対して、他方辺側に配置される１個の位置をほぼ前記接触子の位置とするのがよく、一方辺側に配置される２個の保持部材の位置を前記接触子から等距離離れた位置とするのが好ましい。ここで前記接触子から等距離離れた位置とは、２個の保持部材のそれぞれとワークとの接触点から前記接触子までの距離が等距離離れている位置ということを意味する。また、前記ワークは円筒状または円柱状であり、前記保持部材は、円筒軸または円柱軸に実質的に垂直に配置するのがよい。さらに、前記保持部材は、前記ワークに点接触となるよう前記ワークへの当接側形状を円柱状または円筒状または三角形の突起状としてもよい。

上記目的を達成する本発明の他の特徴は、内燃機関のクランク軸が有するクランクピン等の旋回運動するワークを研削する研削装置において、回転運動し回転軸に直角な方向に進退自在な砥石と、ワークを回転させる駆動機構と、前記砥石に当接して配置されるワークに近接しかつ前記砥石とワークとの当接部から離れた周方向位置に配置される外径測定器と、一端側を前記砥石の駆動機構に回動可能に固定されたアームとを備え、前記外径測定器は、ワークの半径方向に可動で先端部にワークに当接する接触子を有するセンサと、前記センサを内部に収容し先端部がＶ字状に形成されたＶベースと、前記ＶベースのＶ字状端面に配置した３個の保持部材とを有し、前記３個の保持部材はＶ字状の一方辺側に２個、他方辺側に１個配置され、一方辺側に配置される２個の保持部材はワークの軸方向について前記接触子を挟んで位置し、前記ワークの旋回とともに前記砥石が進退してワークとの当接位置を上下方向に変化させ、前記外径測定器がワークと砥石の当接位置の変化に追随可能になるように前記アームは回動可能で有り、前記アームは、前記外径測定器がワークと砥石の当接位置の変化に追随するように駆動される。

そしてこの特徴において、前記ワークは円筒状または円柱状であり、前記保持部材は、円筒軸または円柱軸に実質的に垂直に配置するのがよく、前記保持部材は、ワークの軸方向に対して、他方辺側に配置される１個の位置をほぼ前記接触子の位置とし、一方辺側に配置される２個の位置を前記接触子から実質的に等距離離れた位置とするのが好ましい。
ここで前記接触子から等距離離れた位置とは、上述したように、２個の保持部材のそれぞれとワークとの接触点から前記接触子までの距離が等距離離れている位置ということを意味する。

本発明によれば、偏心運動するワークの加工中において、ワーク径を測定する測定装置として、接触子部とこの接触子部を挟んでワークの円周方向両側にＶ字状に配置した合計３個の保持部材を設けたので、加工中に正確にワーク径を測定できる。また、保持部材は単純形状であるから、測定装置の組み立て誤差やワークの加工中のびびり等の振動も吸収でき、正確な測定が可能になる。さらに、Ｖ字状に３個の保持部材を配置するだけであるから、ワークを確実に保持できる簡易な構成となる。

本発明に係る研削装置の一実施例における砥石部の正面図である。 本発明に係る研削装置の一実施例の側面図である。 本発明に係る研削装置を用いた加工を説明する図である。 本発明に係る外径測定器の一実施例の部分断面図および側面図、Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面図である。 図４に用いた保持部材およびその変形例の取り付け状態を説明する図である。 比較例で示した保持部材の取り付け状態を説明する図である。

以下、本発明に係る外径測定器（ピン径測定装置とも称す）及びこの外径測定器を備える研削装置を、図面を用いて説明する。

図１及び図２は、本発明の一実施例に係るピン径測定装置１０及びそれを備える研削装置８０の概略図であり、図１は研削装置８０の正面図、図２は研削装置８０の側面図である。研削対象であるワーク５５は、詳細を後述するように、内燃機関のクランク軸が有するクランクピン５５である。なお、本実施例ではクランクピンの研削加工を例にとり説明するが、本発明はクランクピンの研削加工に限るものではなく、自転せずに公転する（以下旋回運動と称す）丸棒や円筒材の研削加工や旋削加工等の加工一般に適用できる。
公転し自転もするワークについては、クランク軸をある旋回位置、たとえば真横に固定することで、クランクピンを回転させればよく、測定器を一定位置に固定できるので測定誤差も少なくなる。即ち、測定及び研削等の加工を容易に行うことができ、本発明の装置においても容易に精度良く測定、研削を行うことができる。しかしながら、内燃機関のクランク軸が有するクランクピンについては、自転しないため、加工が難しくなり、測定器の位置も変えながら測定し、研削も旋回運動するワークに追従しながら行う必要がある。本発明は、ワークが公転し自転する場合はもちろん、公転して自転はしない場合においても適用でき、精度良く測定及び研削できるものである。

図１において、研削装置８０では、回転運動（図１では時計回りの回転）する砥石８４が砥石支持部材８３に回転可能に支持されている。なお、砥石８４は図２に示すように、回転駆動機構（モータ）８８により回転駆動される。砥石支持部材８３は、砥石８４の回転軸に直角な方向に進退（Ｂ／Ｆ）可能に設けられた砥石ベース８２に固定されている。砥石ベース８２の下面には、間隔を置いてガイドレール８１に係合する直動ガイド８５が設けられている。直動ガイド８５は、基礎に固定されたレール上を抵抗少なく滑動する。砥石ベース８２を進退させる直動機構８６が砥石ベース８２上に配置されている。なお、本実施例では、ガイドレール８１と直動ガイド８５で砥石ベース８２を進退させているが、ボールねじやリニアベアリング、ボールスプライン等の他の直動機構を用いてもよいことは言うまでもない。

砥石支持部材８３の上部には、柄杓状のアーム１２の一端が、回転中心１２ａで回転可能に取り付けられている。アーム１２の他端には、ピン径測定装置（外径測定器）１０が回転中心１２ｂで回転可能に取り付けられている。砥石８４にはワークであるクランクピン５５が当接しており、ピン径測定装置１０の先端部はクランクピン５５と砥石８４との当接部とは異なる周方向位置で、クランクピン５５に当接する。砥石８４とクランクピン５５とが安定して当接するように、アーム１２及びピン径測定装置１０には、砥石８４に近づくような力を付与するばね等の付勢手段（図示せず）が、砥石ベース８２または砥石支持部材８３とアーム１２やピン径測定装置１０の間に設けられている。クランクピン５５が旋回運動すると、それに応じて砥石８４が進退（Ｆ／Ｂ）するが、付勢手段によりピン径測定装置１０はクランクピン５５に追従して移動することが可能になる。

図２において、紙面の前側にはクランクシャフト５０を駆動するクランクシャフト駆動部が、後側には砥石部がそれぞれ配置されている。クランクシャフト駆動部は、クランクシャフト５０の両端部を回転支持する回転支持部６２を有し、クランクシャフト５０の一方端に取り付けた回転駆動機構（モータ）６４により、クランクシャフト５０は回転駆動される。

クランクシャフト５０の詳細と、クランクピン５５と砥石８４との関係を、図３を併用して説明する。図３(ａ)に詳細を示すように、クランクシャフト５０は軸方向に異なる２か所にその回転中心から偏心した部分、すなわちクランクピン５５を有している。２本のクランクピン５５は周方向に１８０°位相を変えて、配置されている。図２では、左側のクランクピン５５が下死点の位置にあり、右側のクランクピンが上死点の位置にある。

クランクシャフト５０の回転を図示しないセンサで検出して、制御装置１００に入力信号９４として入力する。一方、制御装置１００からはモータ６４を制御する制御出力信号９６が指令される。同様に、砥石８４と砥石ベース８２を駆動する直動機構８６から回転信号９３や位置信号９２が制御装置１００に入力され、制御装置１００からそれぞれ指令信号９７，９８が出力される。この時、ピン径測定装置１０からワークであるクランクピン５５の外径が制御装置１００に入力信号９１として入力される。制御装置１００は、これらの各入力信号９２〜９４に基づいて各駆動装置６４、８８、８６を駆動し、ピン径測定装置１０の入力信号９１に基づいて、研削装置８０がクランクピン５５を所定値まで研削したか否かを判断する。そして、クランクピン５５の外径が所定の許容範囲に入ったら、研削を終了する。

本実施例で示す研削対象のクランクシャフト５０は、図３(ａ)に示すように、フロントシャフト５１とリアフランジ５２との間に、ワークであるクランクピン５５で連結された１対のクランクウェブ５４が複数設けられ、それら各部をジャーナル５３で結合して構成されている。図３(ａ)の右側のクランクピン５５は、上死点に達しており、この時のクランクピン５５の最高位置となる外周上の点、すなわち真上の点を基準点Ｐ_０とする。

図３(ｂ)に示すように、クランクシャフト５０が回転運動をすると、クランクピン５５は旋回運動をし、それに応じて砥石８４は最大Δｘだけ進退する。クランクピン５５上の基準点Ｐ_０は、クランクピン５５が上死点位置では真上になり、その時砥石８４は位置８４(Ｂ)に位置し、クランクピン５５の水平位置よりわずかに下方で砥石８４はクランクピン５５に当接する。クランクシャフト５０の回転が進み、クランクピン５５が水平位置まで９０°回転すると、基準点Ｐ_０は水平位置となり、基準点Ｐ_０と周方向１８０°異なる点で砥石８４とクランクピン５５は当接する。この時砥石８４は位置８４(Ｃ)に位置し、最後方位置から前方へΔｘ_１だけ移動している。さらにクランクピン５５が回転してクランクピン５５が下死点に到達すると、基準点Ｐ_０は最低位置となり、クランクピン５５は水平よりわずかに上方で砥石８４に当接する。この時砥石８４は位置８４(Ｂ)に位置し、Δｘ_２だけ前進している。さらに９０°だけクランクシャフト５０の回転が進むと、クランクピン５５は、水平位置に達した基準点Ｐ_０で砥石８４に当接する。この時砥石８４は、最後方位置である位置８４(Ａ)にある。このようにクランクシャフト５０の回転に対するクランクピン５５と砥石８４の当接位置の関係が変化するので、研削加工中のクランクピン５５の外径を、加工中に安定して計測するためには、計測部において接触子２１とクランクピン５５が安定して接触することが必要になる。

図４ないし図６に、安定して測定可能な本発明に係るピン径測定装置１０の詳細を示す。図４はピン径測定装置１０の先端部分の断面図および側面図である。図１に示したようにピン径測定装置１０は、一端側をアーム１２に回転可能に取り付けられた細長い概略棒状をしており、その先端部は図４に示す形状になっている。ピン径測定装置１０の先端部には、中央部に外径測定センサであるデジタルセンサ２０が保持されるように断面矩形状または台形状または円形の穴が貫通したＶベース１９を有している。ここでは、センサとしてデジタルセンサ２０を用いて説明しているが、アナログセンサを用いても良いことは言うまでも無い。また、本発明で用いられるセンサとしては、その先端部が測定対象に当接し、測定対象を押圧するように付勢され、測定対象のサイズの変動を先端部の移動距離として検出するタイプのものを好適に使用することができるが、これに限定されるものでは無く、様々なタイプのセンサを使用することができる。

Ｖベース１９のワーク５５に当接する側は、矩形断面をＶ字型にカットした形状であり、さらに、研削装置８０に取り付けられた場合に上側になる部分は、砥石８４との干渉を避けるため、上下方向をカットされた形状となっている。Ｖベース１９の中央部を貫通して配置されるデジタルセンサ２０はリニアセンサであり、先端部にルビー等の球で形成された接触子２１を有する。

Ｖベース１９のＶ字を構成する斜面には、断面が台形状の上側取付板４４と下側取付板４５が取り付けられており、各取付板４４、４５にはワーク５５に点接触するように配置された上側保持部材４１と下側保持部材４２がロー付け４３等で固定されている。ここで上側保持部材４１と下側保持部材４２には、ワーク５５を傷つける恐れがないようまた研削加工中変形しないよう、金属製の丸棒または丸チューブを用いている。上側取付板４４および下側取付板４５の表面からの高さを合わせるために、上側取付板４４および下側取付板４５の表面には、上側保持部材４１および下側保持部材４２の取り付け位置に溝を予め形成しておくことが好ましい。

次に、図５及び図６を用いて、ピン径測定装置１０の先端部に配置される接触子２１と保持部材４１、４２の詳細を説明する。図５(ａ)は、クランクピン５５と保持部材４１、４２との関係を示す正面図および左右側面図である。理解を容易にするため、接触子２１は錐状の先がとがった丸棒としているが、上述した通り球状の接触子２１であってもよい。また、保持部材４１、４２も丸棒としているが、円筒や角棒、三角柱状棒であってもよい。いずれの場合でも、円筒面に接する際に点接触を疑似でき、かつクランクピン５５の研削加工中に変形しない強度を有するようにその外径を選定する。また、その軸方向長さは、上側に位置する場合には、研削加工中に砥石８４と干渉しない長さとするのがよい。本実施例では、使用時に上側に位置する上側保持部材４１と下側に位置する下側保持部材４２を、いずれも同じ長さとしている。

上側保持部材４１は、間隔を置いて２個設けられており、それぞれ、クランクピン５５の軸に、その長手方向が実質的に垂直になるように配置されている。下側保持部材４２は、１個だけ設けられており、これもクランクピン５５の軸に、その長手方向が実質的に垂直になるように配置されている。したがって、２つの上側保持部材４１同士は、ほぼ平行になっている。ここで、上側保持部材４１および下側保持部材４２は、図４に示すようにピン径測定装置１０の先端部に配置されるＶベース１９上に取り付けられるので、Ｖベース１９の傾きに応じて互いに角度θをなすように取り付けられている。この角度θは、９０°〜１５０°程度であれば、ワークであるクランクピン５５を安定して保持できる。

クランクピン５５を保持部材４１、４２で安定して保持する場合、上側保持部材４１と下側保持部材４２のクランクピン５５の軸方向位置も重要となる。クランクピン５５に外力が作用しない場合には、クランクピン５５は保持部材４１，４２で３点支持されているので、保持部材４１，４２の軸方向位置にかかわらず、安定してクランクピン５５を保持でき、接触子２１の位置でのクランクピン５５の外径の測定に支障を起こさない。しかしながら、実際の研削加工中には、研削部で砥石８４により接線方向の力が発生するとともに、砥石８４の表面の微小な凹凸により小さな変動力が発生する。これらは、通常は研削部とは周方向にほぼ反対側に位置するクランクピン５５の測定部にも影響し、接触子２１による測定精度を低下させる恐れがある。

そこで、本発明においては、２個の上側保持部材４１、４１を、接触子２１の位置を挟んで軸方向にほぼ等距離だけ離し、下側保持部材４２を接触子２１の軸方向位置とほぼ同じ軸方向位置に定めている。これにより、上側保持部材４１と下側保持部材４２がクランクピン５５に当接する３点で形成される３角形は二等辺三角形になり、接触子２１がクランクピン５５に接触する点をこの二等辺三角形に投影すると、二等辺三角形のほぼ中央部付近（端ではない所）に位置することになる。この場合、接触子２１は、上側保持部材４１と下側保持部材４２により、安定した測定が可能になる。

なお、切削加工により接触子２１に加えられる外力の程度がそれほど大きくなければ、上側保持部材４１、下側保持部材４２の軸方向位置は必ずしも接触子２１から等距離である必要はない。ただし、その場合においても、３個の保持部材４１、４２とクランクピン５５との当接位置が作る三角形内に接触子２１の投影位置を含むと、接触子２１を用いた安定した測定が可能になる。

上記実施例では上側保持部材４１を２個、下側保持部材４２を１個としたが、その逆に上側保持部材４１を１個、下側保持部材４２を２個としてもよい。ただし、その場合においても、保持部材４１、４２と接触子２１との間では、上記の軸方向位置関係を満足する必要がある。

さらに、上記実施例では保持部材４１、４２をクランクピン５５の中心軸に対してほぼ垂直になる方向に配置しているが、１個しか配置しない側の保持部材をクランクピン５５の軸に対してほぼ垂直にすれば、同一側に配置する２個の保持部材間では、「ハ」の字になるように配置しても構わない。この場合も、クランクピン５５は安定して保持部材４１、４２で保持可能となる。

次に、２本同一側に配置される保持部材の変形例を、図５(ｂ)〜(ｄ)に示す。図５(ｂ)は、図４で示した取付板４４、４５と保持部材を一体化した場合である。保持部材を一体化するのは、加工性を向上させるためであるから、取付板４５ｂの上に断面三角形状の突起４１ｂ、４１ｂを機械加工で形成する。機械加工が容易なように保持部材である突起４１ｂの形状を断面三角形状にしている。

図５(ｃ)は、取付板４５ｃに予め溝を作成して、その溝に保持部材である丸棒または円筒４１ｃをロー付け４３ｃ等で固定したものである。これは、上記実施例をさらに具体化した例である。図５(ｄ)は、取付板４６と保持部材４３ｄを、Ｖベース１９の長手方向に長くして取付板をスペーサ４６として利用したものである。この場合、スペーサ４６を変えるだけで、異なる径や軸長のクランクピン５５に容易に対応できる。

次に上記実施例および変形例で示した保持部材４１、４２の作用・効果を、比較例と比較して、図６を用いて説明する。図６(ａ)は、上記実施例に示した本発明に係る保持部材４１、４２とワークであるクランクピン５５の関係を示す図である。上記したように、２個の上側保持部材４１、４１はクランクピン５５の軸方向に間隔Ｗを置いて配置され、これらの軸方向ほぼ中央位置に、下側保持部材４２が配置されている。接触子２１は、ほぼ下側保持部材４２と同じ軸方向位置にある。このように接触子２１および保持部材４１、４２を配置すると、研削加工により砥石８４とクランクピン５５との当接部に、接線方向荷重とともに何らかの要因で軸方向荷重Ｆや曲げモーメントＭ等が発生しても、測定部に設けた保持部材４１、４２は、荷重モーメントＭや軸方向荷重Ｆに抗して、測定部を安定して保持できる。

これに対して、図６(ｂ)で示す上下に各１個の保持部材７２、７１を配置した場合には軸方向荷重には抗することが可能であるが、荷重モーメントＭに対しては支持手段がないので容易にモーメントＭに屈して、接触子２１の位置を維持することが困難になる。図６(ｃ)の場合には、３個の保持部材７１〜７３を用いてクランクピン５５を保持している。しかし、クランクピン５５の軸方向荷重及び長手方向曲げモーメントには耐え得るものの、軸方向ほぼ同一位置に配置した２個の保持部材７１、７２周りのモーメントＭに対しては、支持手段がない。そのため、モーメントＭによりクランクピン５５のピン径測定装置１０に対する相対姿勢が変化し、接触子２１の位置を維持することが困難になる。

図６(ｄ)は、上記実施例と同様に、２個の上側保持部材７２、７４と、１個の下側保持部材７１を設けている。実施例とは上側保持部材７２、７４の軸方向位置が異なっているため、クランクピン５５の荷重モーメントＭに対して、抗することが困難になっている。この図からわかるように２個設ける保持部材７２，７４の軸方向位置は重要であり、この図６(ｄ)の場合には、保持部材７１、７２、７４がクランクピン５５と接触する点が形成する三角形内に、接触子２１を投影した点が入らなくなっている。あるいは、入ったとしても三角形内の端部（各辺または頂点の付近）に位置することになる。

図６(ｅ)は、いわゆる不静定の場合である。クランクピン５５を確実に保持しようとして、保持部材７１、７２、７４、７５の数を４個以上にすると、１個の保持部材、例えば保持部材７５がクランクピン５５から浮いてしまい、逆に保持部材７５をクランクピン５５に接触させようとすると、保持部材７２が浮く、というような不具合を生じる。この場合、砥石８４とクランクピン５５の当接部で研削加工中に生じる力により、測定部には振動またはがたつきが生じ、不安定な測定となる。

以上説明したように、本実施例および変形例では、３個の保持部材を、接触子を挟んで周方向に１個と２個に分けて配置し、軸方向には、接触子とほぼ同じ位置に１個側の保持部材を配置し、２個側の保持部材を接触子からほぼ等距離だけ離して配置したので、クランクピンと砥石の当接部で発生する力やモーメントの影響を容易に打ち消すことができる。特に２個側の保持部材を接触子からほぼ等距離に配置したので、微小な変動があっても接触子はその中間の平均値を検出するので、測定精度が低下する恐れがない。また、上記説明では、自転せずに公転するワークを例にとり説明したが、自転と公転の双方を行うワークを加工する場合に適用できることは言うまでもない。

１０…ピン径測定装置（外径測定器）、１２…アーム、１２ａ、１２ｂ…回転中心、１９…Ｖベース、２０…デジタルセンサ、２１…接触子、３０…測定機構、４１…上側保持部材、４１ｂ…突起、４１ｃ…保持部材、４２…下側保持部材、４３、４３ｃ…ロー付け、４３ｄ…保持部材、４４…上側取付板、４５…下側取付板、４５ｂ、４５ｃ…一体型取付板、４６ｃ…ロー付け、４６ｄ…スペーサ、５０…クランクシャフト、５１…フロントシャフト、５２…リアフランジ、５３…ジャーナル、５４…クランクウェブ、５５…ワーク（クランクピン）、６１…クランクシャフト・ベース、６２、６３…回転支持部、６４…回転駆動機構（モータ）、７１〜７５…保持部材、８０…研削装置、８１…ガイドレール、８２…砥石ベース、８３…砥石支持部材、８４…砥石、８４(Ａ)〜８４(Ｃ)…砥石位置、８５…直動ガイド、８６…直動機構、８８…回転駆動機構（モータ）、９１〜９４…入力信号、９６〜９８…出力信号、１００…制御装置

Claims (9)

1. 旋回運動をするワークを加工する加工装置に用いられ、加工中または停止中のいずれかに前記ワークの外径を計測する外径測定器において、
   前記ワークに当接する接触子を先端部に有するセンサと、前記センサを収容する貫通穴が中央部に形成され長手方向に延びるＶベースと、このＶベースの先端側であって前記接触子の両側にほぼＶ字状に配置される３個の保持部材とを有し、前記３個の保持部材はＶ字状の一方辺側に２個、他方辺側に１個配置され、一方辺側に配置される２個の保持部材はワークの軸方向について前記接触子を挟んで位置することを特徴とする外径測定器。
2. 前記保持部材は、ワークの軸方向に対して、他方辺側に配置される１個の位置を前記接触子の位置としたことを特徴とする請求項１に記載の外径測定器。
3. 前記保持部材は、ワークの軸方向に対して、一方辺側に配置される２個の位置を前記接触子から等距離離れた位置としたことを特徴とする請求項１または２に記載の外径測定器。
4. 前記ワークは円筒状または円柱状であり、前記保持部材は、円筒軸または円柱軸に垂直に配置したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の外径測定器。
5. 前記保持部材は、前記ワークに点接触となるよう前記ワークへの当接側形状を円柱状または円筒状または三角形の突起状としたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の外径測定器。
6. 内燃機関のクランク軸が有するクランクピン等の旋回運動するワークを研削する研削装置において、
   回転運動し回転軸に直角な方向に進退自在な砥石と、前記ワークを回転させる駆動機構と、前記砥石に当接して配置されるワークに近接しかつ前記砥石と前記ワークとの当接部から離れた周方向位置に配置される外径測定器と、一端側を前記砥石の駆動機構に回動可能に固定されたアームとを備え、
   前記外径測定器は、前記ワークの半径方向に可動で先端部に前記ワークに当接する接触子を有するセンサと、前記センサを内部に収容し先端部がＶ字状に形成されたＶベースと、前記ＶベースのＶ字状端面に配置した３個の保持部材とを有し、前記３個の保持部材はＶ字状の一方辺側に２個、他方辺側に１個配置され、一方辺側に配置される２個の保持部材は前記ワークの軸方向について前記接触子を挟んで位置し、前記ワークの旋回とともに前記砥石が進退して前記ワークとの当接位置を上下方向に変化させ、前記外径測定器が前記ワークと前記砥石の当接位置の変化に追随可能になるように前記アームが回動可能であることを特徴とする研削装置。
7. 前記ワークは円筒状または円柱状であり、前記保持部材は、円筒軸または円柱軸に垂直に配置したことを特徴とする請求項６に記載の研削装置。
8. 前記保持部材は、ワークの軸方向に対して、他方辺側に配置される１個の位置をほぼ前記接触子の位置とし、一方辺側に配置される２個の位置を前記接触子から等距離離れた位置としたことを特徴とする請求項６または７に記載の研削装置。
9. 請求項６に記載の研削装置であって、
   前記外径測定器が、請求項２または５に記載の外径測定器であることを特徴とする研削装置。