JP3029386U - シリンダ内面の観察装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダ内面の磨耗度を、高い精度で経時的
に定点観測する。 【解決手段】 シリンダ１に対して位置決め可能な保持
板４のレール６ａ，６ｂに沿って、スライド部材７をＸ
軸方向にスライドさせ、ガイド用ロッド１４により前記
スライド部材７のスライド方向に対して直交する方向
に、前記スライド部材とともにプローブ取付け台１６
（進退動部材）をＹ軸方向に進退動させる。プローブ取
付け台１６の進退度は、寸法尺（進退度検出手段）１７
により検出される。スライド部材７のスライドによりシ
リンダ内面に対するプローブ１５の焦点を合わせること
ができる。前記進退動部材１６に一端が固定された寸法
尺１７により、進退動部材１６の進退度を計測でき、定
点観測が可能である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、ガスエンジンなどのシリンダ内面の磨耗状態を観察する上で有用な 観察装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ガスエンジンなどのシリンダの内面には、例えば、潤滑油の保持性を高めて摺 動性を確保するため、オイル溜り孔が形成された多孔質クロムメッキ層が形成さ れている。このようなシリンダ内面が異常磨耗すると、潤滑油の消費量が増加す るため、シリンダ内面の磨耗量や磨耗状態を計測する必要がある。

【０００３】 シリンダ内面の磨耗量を測定する方法として、ダイアルゲージなどの寸法計測 尺を用いてシリンダの内径を直接測定する方法が知られている。 しかし、この方法では、エンジンを停止した後、シリンダが所定の温度に冷却 するまでに長時間を要するとともに、計測時のシリンダの温度が経過時間により 変化して一定でないため、熱膨張・収縮による測定誤差が生じる。また、計測時 に、シリンダの軸方向に対して尺が僅かに傾斜しただけでも、大きな測定誤差が 生じる。そのため、シリンダのミクロンオーダーの磨耗量を高い精度で計測する ことが困難である。

【０００４】 また、図２に示されるように、一般に断面Ｖ字状や湾曲凹状などに形成されて いるオイル溜り部（孔や凹部）３１の寸法（オイル溜り径）Ｄ1が多孔質メッキ 層３２の磨耗とともに小さくなる（オイル溜り部３１の寸法Ｄ2）ことを利用し て、ディスプレーを備えた携帯顕微鏡装置に接続されたプローブを手で持ってシ リンダの内面を観察し、オイル溜り孔の寸法を計測してシリンダの磨耗量を計算 することも行なわれている。この方法では、１人がプローブを持ち、シリンダ内 部に身を乗り出してシリンダ内面にプローブを向け、他の１人がモニターを観察 しながらフォーカス調整の指示を与え、プローブの焦点を合わせることにより画 像を記録するとともにディスプレー上でシリンダ内面の磨耗状態を観察している 。 前記プロープを利用する方法は、前記寸法計測尺を用いる方法に比べて、測定 精度が高い。しかし、この方法では、手振れなどによりシリンダ内面に対するプ ローブの焦点を効率よく合わせるのが困難であるとともに、鮮明な画像（例えば 、ビデオ画像や写真など）を得ることも困難である。特に、オイル溜り孔によっ て寸法が異なるため、磨耗量を正確に算出するためには、無数のオイル溜り孔の うち特定のオイル溜り孔について経時的に計測する必要があるものの、測定の度 ごとに観察部位が変動する。そのため、再現性が低く、経時的に同一部位を観察 する定点観察が不可能である。さらに、観察作業に２人の人員を要し、作業効率 が悪いとともに、作業員や工具がシリンダ内に落下する危険性がある。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

従って、本考案の目的は、シリンダ内面の状態を、定点で、しかも精度よく経 時的に観察する上で有用な観察装置を提供することにある。 本考案の他の目的は、短時間内に効率よく高い精度でシリンダ内面の状態を観 察する上で有用な観察装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案者らは、前記目的を達成するため鋭意検討した結果、シリンダの開口部 の上部に固定可能な固定部材と、この固定部材に対してＸ軸方向に移動可能な部 材と、前記固定部材に対してＹ軸方向に移動可能な部材とを組合わせ、Ｙ軸の部 材にプローブを取り付けると、プローブをＸ−Ｙ軸方向に移動させることにより 、シリンダ内面の定点を経時的に観察できることを見いだし、本考案を完成した 。 すなわち、本考案のシリンダ内面の観察装置は、シリンダの開口部の上部に配 設され、かつシリンダに対して位置決め可能な保持手段と、この保持手段にスラ イド可能に取り付けられたスライド手段と、このスライド手段のスライド方向に 対してほぼ直交する方向に進退動可能な進退動手段と、この進退動手段の進退度 を検出するための進退度検出手段と、前記進退動手段に取り付けられ、かつ前記 シリンダの内面を観察するためのプローブとを備えている。この装置は、シリン ダに対して位置決め可能な保持板に形成されたレールに沿ってスライド可能なス ライド部材と、前記スライド部材のスライド方向に対して直交する方向に進退動 可能な進退動部材と、この進退動部材を案内するためのガイド部材と、一方の端 部が進退動部材に固定され、かつ前記進退動部材の進退度を計測するための測尺 棒とを備えていてもよい。さらに、スライド部材のスライド機構と進退動部材の 進退動機構が、それぞれ、螺旋体と、この螺旋体が螺合可能なナット部材と、前 記螺旋体を回動可能なハンドルとで構成してもよい。また、前記装置は、シリン ダ内面の磨耗度を観察するためのプローブと、このプローブからの画像データを 表示するための表示手段とを備えていてもよい。

【０００７】

【考案の実施の形態】

以下に、添付図面を参照しつつ本考案の観察装置を詳細に説明する。 図１は本考案の観察装置の一例を示す概略図である。 この例において、ガスエンジンを構成し、かつ内面にオイル溜り用の多孔質ク ロムメッキ層２が形成された円筒状シリンダ１の隣接部位には、ガスエンジンの シリンダヘッドを取り付けるための複数のボルト３ａ，３ｂが固定されている。 なお、この例では、シリンダ１の周囲に等間隔に設けられたボルトのうち２つの ボルトを保持板４の位置決めに利用している。すなわち、前記シリンダ１の開口 部の上部には、前記ボルト３ａ，３ｂに対応する側部部位に挿通孔５ａ，５ｂが 形成された保持板４が配設される。この保持板４は、シリンダ１の開口部を跨い で横断する大きさを有している。また、ボルト３ａ，３ｂ及び挿通孔５ａ，５ｂ は、前記保持板４の位置決め固定手段を構成している。そのため、ボルト３ａ， ３ｂを挿通孔５ａ，５ｂに挿通し、シリンダ１の上端部に保持板４を載置するこ とにより、シリンダ１の開口部の上部の保持板４を位置決め固定できる。 前記保持板４には、ほぼ平行に長手方向に延び、かつ上部で互いに内方へ延出 する延出部を有する断面逆Ｌ字状のレール６ａ，６ｂが取付けられ、これらのレ ールにはスライド部材７がスライド可能に配設され、スライド部材７の上方への 離脱は前記延出部により規制されている。すなわち、スライド部材７のスライド 機構は、レール６ａ，６ｂによりスライド自在に案内されるスライド部材７と、 スライド部材７に一方の端部が固定された螺旋体８と、前記保持板４に形成され 、かつ前記螺旋体８が螺合可能なナット部材９と、前記螺旋体８の他方の端部に 形成されたハンドル１０（フォーカス調整用ハンドル）とで構成されている。そ のため、ハンドル１０を一方の方向に回転させると、螺旋体８とナット部材９と で構成された回転−直線運動変換機構によりスライド部材７をＸ軸方向に寸法精 度よく前進させることができ、ハンドル１０を反対方向に回転させることにより スライド部材７をＸ軸方向に後退させることができる。

【０００８】 さらに、スライド部材７には、スライド部材７のスライド方向（Ｘ軸方向）に 対して直交するＹ軸方向に螺旋体１１が貫通して延出している。この螺旋体１１ は、プローブ１５が装着可能なプローブ取付け台（進退動部材）１６の螺旋孔に も螺合しており、螺旋体１１の下方の端部には連結板１２が固定され、他方の上 端部には、前記螺旋体１１を回転させるためのハンドル１３（プローブ進退動用 ハンドル）が取り付けられている。前記螺旋体１１が螺合されたプローブ取付け 台１６は、進退動部材を構成するだけでなくナット部材としても機能する。 また、前記保持板４の下面からは、レールが形成されたガイド用ロッド１４が 前記螺旋体１１とほぼ平行に延出しており、このガイド用ロッド１４は前記プロ ーブ取付け台１６を摺動可能に貫通し、ガイド用ロッド１４の下端部は前記連結 板１２に固定されている。すなわち、前記螺旋体１１とガイド用ロッド１４とに は、プローブ１５が装着可能なプローブ取付け台１６が進退動部材として進退動 可能に取り付けられている。

【０００９】 さらに、前記プローブ取付け台１６には、前記スライド部材７を摺動可能に貫 通し、かつ前記螺旋体１１とほぼ平行にＹ軸方向に延びる寸法尺１７が取付けら れている。この寸法尺１７は、進退動部材としてのプローブ取付け台１６の進退 度を検出するための進退度検出手段として機能する。

【００１０】 なお、前記螺旋体１１及び寸法尺１７をスライド部材７とともにＸ軸方向にス ライドさせるため、前記保持板４のうち、前記螺旋体１１及び寸法尺１７のスラ イド領域にはスリット（図示せず）が形成されている。 さらには、シリンダ１の内部を観察したり、プローブ１５の位置などを確認し ながら作業するため、前記保持板４には覗き孔１８が形成されている。

【００１１】 このような進退動機構では、プローブ取付け台１６がナット部材としても機能 するため、ハンドル１３を一方の方向に回転させることにより、ガイド用ロッド １４で案内しながら、進退動部材としてのプローブ取付け台１６をＹ軸方向に下 降させることができるとともに、ハンドル１３を他方の方向に回転させることに より、進退動部材としてのプローブ取付け台１６をＹ軸方向に上昇させることが できる。また、進退動機構に取り付けられたプローブ取付け台１６（進退動部材 ）は、前記スライド機構によるスライド部材７のスライド方向に対して直交する 方向に、前記スライド部材７とともに進退動可能である。そのため、螺旋体８， １０を備えた前記スライド機構及び進退動機構を利用することにより、シリンダ １内でプローブ１５をＸ−Ｙ軸方向に精度よく移動できるとともに、Ｙ軸方向の 移動度も寸法尺１７により迅速に計測でき、装置をシリンダ１から一旦取り外し て、ガスエンジンを所定時間作動させた後、再度観察する場合でも、シリンダ１ 内面の多孔質クロムメッキ層２の磨耗状態を定点で観測できる。

【００１２】 前記プローブ取付け台１６に装着され、かつ発光素子、受光素子及びレンズを 備えたプローブ１５は、コード１９を介して、モニター用ディスプレー２１を備 えた携帯型顕微鏡本体２０に接続されている。なお、ディスプレー２１では、通 常、プローブ１５で拡大して検出された多孔質クロムメッキ層２の磨耗状態が画 像情報として表示される。また、前記携帯型顕微鏡本体２０は、プローブ１５で 検出された画像データを記録するため、ビデオテープレコーディング（ＶＴＲ） 装置や光ディスク装置などの記録装置２２に接続されている。

【００１３】 このような観察装置では、前記のように、短時間内に効率よく位置決めできる とともに、スライド機構及び進退動機構が螺旋体を備えているため、スライド部 材７及びプローブ取付け台１６の移動度をＸ−Ｙ軸方向に精度よくコントロール でき、シリンダ１内面の多孔質クロムメッキ層２の状態（多孔質クロムメッキ層 ２の磨耗量）を経時的に定点で観察できる。また、スライド部材７をＸ軸方向に スライドさせることにより、作業員が１人であってもハンドル操作により、多孔 質クロムメッキ層２に対するプローブ１５の焦点を迅速に合わせることができ、 焦点の合った鮮明な画像データが得られる。そのため、シリンダ１内面の状態（ 多孔質クロムメッキ層２の磨耗量）を、精度よく観察又は算出する上で有用であ る。さらに、シリンダ１の開口部を保持板４で跨いで横断できるので、覗き孔１ ８からシリンダ１内部を覗きながら作業できるとともに、シリンダ内への作業員 や工具の落下の危険性がなく、安全性が高い。

【００１４】 なお、保持手段としての保持板は、前記ボルトによることなくシリンダに対し て位置決め可能であればよい。例えば、シリンダに対して保持板を位置決め固定 するための装着部（嵌着部や係合部など）をシリンダ及び保持板に形成してもよ い。また、保持板は固定手段により、シリンダに対して強固に固定可能であって もよい。例えば、前記ボルト３ａ，３ｂを挿通孔５ａ，５ｂに挿通し、固定手段 としてのナット（図示せず）で保持板４を挾圧することにより、シリンダ１の開 口部の上部に延出する保持板４を強固に固定してもよい。

【００１５】 スライド手段としてのスライド部材は保持手段に対してスライド可能であれば よく、前記スライド手段のスライド機構は、例えば、回転運動を直線運動に変換 する伝達機構（例えば、保持板及びスライド部材に回転可能に取り付けられた歯 車機構やラックとピニオン機構など）、直線運動機構（例えば、ピストンロッド など）などで構成してもよい。また、スライド部材のスライド機構は、保持板に 形成されたレール（例えば、断面逆台形状のレールなど）と、スライド部材の下 面に形成され、かつ前記レールに対して摺動可能な溝（例えば、蟻溝など）とを 備えていてもよい。さらに、スライド手段には、スライド部材の移動度を測定又 は確認するため、移動度検出手段としてスライド方向に延びる寸法尺（計測尺） の一方の端部を固定してもよい。また、前記保持板などの保持手段には、移動度 検出手段の移動度の基準となる基準ラインなどの基準マーカーを形成してもよい 。

【００１６】 シリンダの軸方向へ進退動可能な進退動手段は、前記の進退動機構に限らず、 前記スライド機構と同様に、直線運動機構（例えば、ピストンロッドなど）など で構成してもよい。 シリンダ内面の定点を観察する場合、進退動手段は、スライド部材のスライド 方向に対して直交する方向に限らず、シリンダの深部に向かって進退動可能であ る限り、前記スライド方向に対して交差する方向に進退動可能であってもよいが 、前記スライド方向に対してほぼ直交する方向に進退動可能であるのが好ましい 。 進退動手段の進退度は、前記寸法尺（尺度棒）に限らず進退動機構に応じて種 々の検出手段、例えば、前記寸法尺に形成された基準マークを光学的に検出する ための光学センサ、プローブ取付け台に対する保持板の距離を計測するための超 音波センサなどを利用して測定することもできる。 なお、プローブのセンサーとしては、シリンダ内面を観察できる限り種々の光 センサー、例えば、固体撮像素子としてのＣＣＤ（charge coupled device）な ども利用できる。シリンダ内面の磨耗の程度は、プローブで検出された画像デー タを画像処理し、磨耗度とオイル溜め部の径との関係から自動的に演算処理し、 算出された磨耗度を表示することも可能である。

【００１７】 前記の例では、携帯型顕微鏡が利用されているが、レンズを備えたプローブで 拡大してシリンダ内面を検出し、検出された画像データを拡大して表示したり記 録できる限り、種々の表示装置や記録装置が使用できる。プローブのレンズによ る拡大倍率は、シリンダの種類やその内面の状態に応じて選択でき、例えば、２ ０〜１０００倍（例えば、２５〜５００倍）程度である場合が多い。

【００１８】 なお、前記の例では、スライド機構及び進退動機構によりＸ−Ｙ軸方向にプロ ーブを移動可能であるが、Ｘ−Ｙ−Ｚ軸方向にプローブを移動させてもよい。例 えば、前記シリンダに対して位置決め可能な保持板を、ターンテーブル部と、こ のターンテーブル部を回転可能に支持する保持枠部とで構成し、前記ターンテー ブル部に、前記スライド部材とともにスライド機構及び進退動部材とともに進退 動機構を形成してもよい。このような構造を有する装置では、プローブ取付け台 などの進退動部材を水平面方向に３６０°回転可能であるとともにスライド機構 により水平面方向にスライドさせ、進退動機構によりシリンダの軸方向に、プロ ーブ取付け台などの進退動部材を移動させることができる。このような装置にお いて、進退動部材の回転角度を確認するため、ターンテーブル部に基準マーカー を施し、保持部材に角度表示を施すのが有用である。

【００１９】 本考案の観察装置は、エネルギー効率の高いコーゼネレーション用のガスエン ジン、ディーゼルエンジンなどのようにピストンとの摺動が繰り返し行なわれる シリンダ内面の観察に有用であるものの、他の種々のシリンダの内面の観察にも 有効に利用できる。

【００２０】

【考案の効果】

本考案は、シリンダに対して位置決め可能な保持板と、スライド機構及び進退 動機構を備えているため、シリンダ内面の状態を、定点で、しかも精度よく経時 的に観察できる。また、スライド機構と進退動機構とを利用して、短時間内に効 率よく高い精度でシリンダ内面の状態を観察できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案の観察装置の一例を示す概略図で
ある。

【図２】図２はオイル溜り部の寸法とライナーの磨耗と
の関係を模式的に示す概略断面図である。

【符号の説明】

１…シリンダ ２…多孔質クロムメッキ層 ３ａ，３ｂ…ボルト ４…保持板 ６ａ，６ｂ…レール ７…スライド部材 ８，１１…螺旋体 １０，１３…ハンドル １４…ガイド用ロッド １５…プローブ １６…プローブ取付け台

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダの開口部の上部に配設され、か
   つシリンダに対して位置決め可能な保持手段と、この保
   持手段にスライド可能に取り付けられたスライド手段
   と、このスライド手段のスライド方向に対してほぼ直交
   する方向に進退動可能な進退動手段と、この進退動手段
   の進退度を検出するための進退度検出手段と、前記進退
   動手段に取り付けられ、かつ前記シリンダの内面を観察
   するためのプローブとを備えているシリンダ内面の観察
   装置。
2. 【請求項２】 シリンダに対して位置決め可能な保持板
   に形成されたレールに沿ってスライド可能なスライド部
   材と、前記スライド部材のスライド方向に対して直交す
   る方向に進退動可能な進退動部材と、この進退動部材を
   案内するためのガイド部材と、一方の端部が前記進退動
   部材に固定され、かつ前記進退動部材の進退度を計測す
   るための測尺部材とを備えている請求項１記載のシリン
   ダ内面の観察装置。
3. 【請求項３】 スライド部材のスライド機構と進退動部
   材の進退動機構が、それぞれ、螺旋体と、この螺旋体が
   螺合可能なナット部材と、前記螺旋体を回動可能なハン
   ドルとで構成されている請求項２記載のシリンダ内面の
   観察装置。
4. 【請求項４】 シリンダ内面の磨耗度を観察するための
   プローブと、このプローブからの画像データを表示する
   ための表示手段とを備えている請求項１記載のシリンダ
   内面の観察装置。