JP4907538B2 - 機械部品の寸法および／または形状の検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、機械部品の直径寸法および／または形状誤差を検査する装置であって、長手方向軸を画定する長手方向案内部を含む支持構造体と検査手段とを備え、検査手段は、少なくとも１つの位置決め部品と、機械部品の表面と接触するように適合される少なくとも２つのフィーラを含む少なくとも１つのセルと、フィーラの位置を示す電気信号を生成するように適合される少なくとも１つのトランスデューサとそ含み、前記検査手段が、前記長手方向軸に沿って調節可能な方法で長手方向案内部に結合されている装置に関する。

本発明はまた、２つ以上のフィーラと、測定方向に沿ってフィーラの相互移動を示す電気信号を生成する位置トランスデューサとを備える検査装置に関する。

従来の装置では、例えば研削機のような工作機械での加工前または後に、例えば孔の直径を検査するためのいわゆる「プラグ」型ゲージが知られている。

米国特許第４，３４８，８１４号にはこのようなゲージの例が開示されている。この特許では、支持体に結合された測定アームセットが、検査される孔の表面に接触するための、可動アームに固定された２つのフィーラを直径の対向位置に含む。トランスデューサが、可動アーム間の相互移動を検出し、フィーラの相互位置を表す電気信号を生成する。

米国特許第４，３３９，８７９号は、公称直径が異なる断面の孔を検査するための複数プラグゲージを開示しており、このゲージは、各々が１つのフィーラを備えたセルの組を含み、正反対の位置で、支持体を形成する適切な直径の部分で、中心の支持体に結合されている。成形された孔内で締付ねじを結合することにより、セルは制限的に調節可能な方法で結合され、それによってプラグゲージの軸と平行な方向に沿って、および横断方向に沿って測定ヘッドの位置を基準位置辺りで調節することができる。

本明細書で２番目に述べた米国特許に記載されている複数プラグゲージの構造は、明確な特性を有し、中心支持体の形状および寸法と合致した孔を検査することを目的としている。したがって、支持体の対応する専用部分上の単一セルの位置は限定的に調節可能ではあるが、構成の異なる孔を検査する目的で、ゲージの全体構造を自由に活用することはできない。さらに、構造および利用する構成部品によって、孔の長手方向軸に沿った近傍断面の直径を同時に検査する可能性が制限される。検査は、頻繁に要求され、通常は、費用、時間および利便性の点で十分に満足できない方法で実行されている。
米国特許第４，４４７，９５９号は、基底部と、基底部の四隅に直立する４つの垂直な支持体とを備えた、部品の内側寸法を測定するための測定器を開示している。２つのフィーラに結合されたトランスデューサを有するプラットフォームには、４つの垂直な支持体に対応した４つの孔が設けられている。支持体は、プラットフォームの対応する孔内で収容されて直立し、ギアボックス内のピニオンによって垂直方向にスライドできる。このピニオンは、支持体のうちの１つおよび支持体上に形成されたラックと係合可能である。ピニオンは、ギアボックスに設けられたハンドルホイールを回転させることによって駆動され、それによってプラットフォームおよび結合したフィーラが垂直方向に移動することができる。取付台は支持体の上端部に固定して設けられ、この結果、プラットフォーム、トランスデューサまたはフィーラは、取付台が除去されない限り、置き換えることができない。

本発明の目的は、公知のゲージの欠点を克服した、機械部品の直径および形状誤差を検査するプラグゲージとしての検査装置を提供することであり、特に、柔軟に使用できること、簡単かつ迅速な方法で構成できること、および高水準の性能を保証することである。

本発明の別の目的は、孔の長手方向軸に沿った種々の断面で孔の２つ以上の直径を同時に検査するために、特に相互間が短距離の場合であっても、柔軟な使用という点で固有の特性を備えた検査装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、検査される部分と正確で自動的に協働可能なフィーラを備えた検査装置を提供することにより、例えば弦誤差のような誤差を引き起こす誤った配置を避けることである。

これらおよび他の目的は、請求項１に記載の検査装置によって達成される。

本発明による検査装置は、特にモジュール特性によって固有の利点を達成する。これらについては以下の説明から明らかになる。

本発明による検査装置は、検査手段に対して長手方向案内部を支持する支持構造体を含む。このような案内部は、例えば、互いに平行で、装置の長手方向軸を画定する２つ以上のスタッドによって実現される。より詳細には、検査手段は、直接または間接的な方法で、案内部に沿って連続して選択可能な位置に位置合わせされて固定されている、構成部品に結合されている。

従って、検査手段を種々の高さに位置合わせするのみならず、２つ以上の検査手段を隣接スタッドの同一組に沿って位置決定することができる。

本発明において利用される検査手段は、同一断面で検査するために、関連したフィーラを有する、対向して配置された２つのアームセットを備えた少なくとも１つのセルを含む。好ましい実施形態によれば、アームセットは平行四辺形型で、アームセットの各組には、公知のタイプの誘導型トランスデューサの可動要素が結合されている。誘導型トランスデューサは、フィーラの相互位置を示す電気信号を生成する。

フィーラは、アームセットの一部に直接結合され得るか、または適切な配置、形状および寸法の機械的伝達要素によって間接的に結合されて、フィーラを検査で要求される位置に整列させる。

さらに、先に述べたように、本発明による検査装置は、３つ以上のスタッドを含むことができる。例えば、３つのスタッドを備えた構成をもたらすこともできる。このような構成の特徴では、全体の横断寸法がより大きくなることであるが、２つのスタッドを備えた構成に比べてより高い柔軟性を備えることができ、特定の用途においては重要な利点を提供し、複数のセルのフィーラを、相互に極めて近接した検査される断面に配置することができる。

本発明による検査装置はまた、他の公知の構成部品も含むことができる。それら部品の中には、中心合わせおよび保護ノーズピース、フィーラのストロークを制限するための当接面、スラストばね、電気配線がある。電気配線によって、フィーラの相互の位置を示す電気信号が、処理および表示装置に伝送される。

本発明による別の検査装置は、１つまたは複数のフィーラに結合された適合システムを含み、適合システムによってフィーラは、測定方向に対して横断する適合方向に実質的に沿って移動することができる。フィーラは、検査される部分、例えば、孔の表面と協働して、特別な手動の操作を必要とせずに適切に配置することができる。この結果、益々簡略化され、便利になる。

好ましい実施形態においては、適合システムを含む本発明の検査装置は、平行四辺形型とレバー式の両方のアームセットを備えたプラグゲージにすることもできる。

本発明の他の特徴は、添付の図面を参照して、以下の詳細な説明からより明らかとなる。なお、図面は、実施例を限定することを目的とするものではない。

図１および図２の検査装置、より詳細には、プラグゲージは、ほぼ円筒形の基底部３を備え、支持水準面６を画定するフランジ５を含む支持構造体１を有する。

基準要素７が、２本のネジ８によってフランジ５に結合され、一組の基準受座１０を画定する。図１には基準受座１０のうちの一方のみが見られる。２つのスタッド１１、１２が表面６に垂直な方向に沿って整列して、長手方向軸を画定し、スタッドの端部は基準受座１０内に位置合わせされている。ロック要素１４は、基準要素７と形状が類似しており、対応する組の受座１５を画定している（図１には受座１５のうちの一方のみが部分的に見られる）。ロック要素１４は、２つの横ネジ（図１における参照符号１７は、それらのネジの端部を収容するネジ穴を指す）によって基準要素７に結合され、スタッド１１、１２の端部を締付け固定する。スタッド１１、１２は、受座１０と受座１５との間にロックされ、相互に対向して直立している。

ゲージの支持構造体の一部であるスタッド１１、１２は、ゲージの検査手段を支持する長手方向案内部となる。

図１の特定の実施形態においては、長手方向に間隔の空いた２つの断面で、孔（図示せず）の直径寸法を検査することができ、検査手段は２つの測定セル２０、２１を含む。このようなセル２０、２１はほぼ同一あるため、セル２０についてのみ説明する。

２つのアームセット２４、２５は、それぞれ互いに平行な一組の薄板２７、２８を含み、この薄板のそれぞれは、２つの縮小断面または一組の薄板３０、３１および３２、３３を備え、例えば、溶接によって支持要素２２に結合されている。支点２７、２８の間で、支持要素２２の反対側の端部には、接合要素３５が結合されている。接合要素３５は、次に、検査される孔の表面に接触する目的のフィーラ３６を、調節可能なネジ結合によって支持する。支点３０〜３３が４本の平行な回動軸を画定する各アームセット２４、２５のいわゆる「平行四辺形」構造体によって、接合要素３５とフィーラ３６を、同じ横断の測定方向にほぼ沿って、反対方向に移動させることができる。図１には示されていないが、アームセット２４、２５の間にはばねが配置され、ばねは、アームセットを相互に離れる方向に移動させ、フィーラ３６と検査される孔の表面との間の接触を確実にすることによって測定力を与える。例えば、公知のタイプの直線誘導型トランスデューサなどのトランスデューサ３７は、２つのアームセット２４、２５の接合要素３５に結合された相互に可動な要素を有する。トランスデューサ３７は、公知の方法で、ケーブル３８のワイヤによって、２つのフィーラ３６の相互の位置を示す電気信号を提供する。

図１では部分的にしか見られないが、制限要素３９が支持要素２２に結合され、アームセット２４、２５の面と接触する機械的平面を含んで、フィーラ３６の移動偏位を制限する。

セル２０、２１は、位置決めおよび固定部品によって、支持構造体、より詳細には、スタッド１１、１２に結合されている。より詳細には、検査手段は、位置決め部品４０を含み、位置決め部品４０には、各セルの支持要素２２が強固に結合されるか、（図１で図示されていない）ネジによってこのような部品に固定されるか、またはそれと一体に組み込まれる。それぞれが基準要素７と形状が似た位置決め部品４０は、一組の基準受座４２を有する（図１で示される２つの位置決め部品４０のそれぞれには、基準受座４２のうち一方のみが部分的に見られる）。固定部品４４は、検査手段の位置決め部品４０と類似の形状であって、対応する組の受座４６を画定している（図１で示される２つの固定部品４４のそれぞれには、受座４６のうち一方のみが部分的に見られる）。各固定部品４４は、横ネジ４８によって位置決め部品４０に結合されている。ネジ４８を締めることによって、位置決め部品、したがって対応セル２０または２１の位置を、スタッド１１、１２で画定された長手方向案内部に沿って、決定および固定する。スタッド１１、１２は、受座４２、４６で直立状態を維持している。

ゲージはまた、図２で示されるように、中心合わせおよび保護ノーズピース２も含む。中心合わせおよび保護ノーズピースは、中空の円筒形で、セル群２０、２１、スタッド１１、１２、基準要素７およびロック要素１４を覆い、フィーラ３６が通る開口を含む。より詳細には、ノーズピース２は、締付手段４’によってフランジ５に接合されるフランジ４とゲージの先端部分を閉じるキャップ４’’とを含む。ノーズピース２は、４つの孔（図２ではそれらのうち２つしか見られない）を有し、２つずつが正反対に位置し、そこからフィーラ３６が突き出る。操作者がゲージを手動で操作できるようにするためのハンドグリップ９が、図には示されていない公知の方法で基底部３に結合されている。

検査手段、より詳細にはセル２０、２１の長手方向の位置は、作動状態で、ゲージが検査される孔に挿入されると、フィーラ３６は検査される孔の直径断面に沿って整列する状態を維持するように、スタッド１１、１２によって画定された案内部に沿って選択される。

図１のゲージと同様のゲージが図３で示されている。図３では、２つの位置決め部品４０が逆向きにスタッド１１、１２に結合されており、第１測定セル２０が第２測定セル２１に対して、および図１の構成に対して上下逆になっている。図３の構成では、セル２０、２１のフィーラ３６は相互に接近しており、したがって相互に接近した断面における直径を検査できることに留意されたい。

図４および図５では、図１のゲージの構成部品と同一または同様の検査手段および他の構成部品を含むゲージが示されている。このため、このような構成部品には同一の参照符号が付されている。より詳細には、図４および図５のゲージは、専用受座内（図では示されていない）で３つのスタッド１１、１２、１３の第１端部部分を、ロック要素（同様にこれらの図では示されていない）と協働し、図１のロック要素１４と同様に締め付ける基準要素７’を含む。要素７’と対応ロック要素はそれぞれ、３つのスタッド１１、１２、１３を同時にロックするために３つの受座を含み、受座は、図１の要素７、１４の受座１０、１５とほぼ同じであることに留意されたい。例えば、基準要素７’が、ここでは図示されていないが図１および図３のフランジと同様のフランジを備えた基底部に結合され、ゲージの支持構造体の一部となっている。図４および図５には図示されていないが、ゲージの構造をさらに強固にするために、スタッドの第１端部を締め付けるのとほぼ同様に、基準要素とロック要素との間の３つのスタッド１１、１２、１３の第２端部部分を締め付けることが予測できる。

検査手段の２つの位置決め部品４０は、一組の隣接スタッド１１、１２上に位置し、固定部品４４（図５では１つのみ部分的に見られる）によって適切な位置で固定される。位置決め部品４０と固定部品４４とは、図１および図３で示された位置決め部品と固定部品と実質的に同一である。測定セル２０、２１が、位置決め部品４０と対応する固定部品４４で形成される各組に直接結合される。測定セル２０、２１はそれぞれ、図１を参照して説明したように、平行四辺形の構造体の２つのアームセット２４、２５を備える。簡単化および明確化のために、図４および図５では、例えばトランスデューサを収容する孔など多くの細部が省略されている。図４および図５の実施形態では、図１および図３の実施形態とは異なり基準要素２２がなく、アームセット２４、２５が、溶接によって、図４および図５で示されていない適切なピンまたは基準案内部上で、対応する位置決め部品４０および固定部品４４に直接結合されていることに留意されたい。アームセット２４、２５および部品４０、４４はそれぞれほぼ同一であるため、どちらのアームセットが位置決め部品４０または固定部品４４に結合されるかの違いがない。

他の組のスタッド１２、１３上には、さらに２つの位置決め部品４０’（部品４０とほぼ同一）が位置し、そこではさらに２つの測定セル２０’、２１’（セル２０、２１と実質的に同一）が結合されている。図１を参照して先に説明したとおり、セル２０、２１、２０’、２１’は、明確化のために図４および図５では示されていないトランスデューサおよびスラストばねを含む。

図１および図３の実施形態におけるように、各アームセット２４、２５は、フィーラを支持する接合要素３５を含む。図４および図５の実施形態―アームセット２５がアームセット２４で完全または部分的に覆われている―においては、フィーラ（図示せず）は、ネジ結合によって機械的伝達要素５０、５５の孔５２に直接結合されている。次に、機械的伝達要素５０、５５は、形状が異なり、セル２０、２１、２０’、２１’の接合要素３５に結合されている。より詳細には、機械的伝達要素５０、５５はそれぞれ、図示されていないネジによって、接合要素３５の１つに固定されるための孔５１を有する。機械的伝達要素５０は矩形の狭い形状で、セル２１’に結合されている。一方、図４および図５で見られる機械的伝達要素５５は「Ｌ字」状で、セル２０、２０’、２１に結合されている。機械的伝達要素５０、５５は、ネジ穴５２が同一の中心長手方向に沿って配列されるように、適切な向きでセルの各アームセットに結合されている。それらの図で示されている機械的伝達要素５０、５５に対して同一および対称的に配置された機械的伝達要素は、アームセット２５の接合要素３５と結合している（１つの要素５５のみが図５で部分的に見られる）。したがって、機械的伝達要素５０、５５の各孔５２に結合された８つのフィーラが、スタッド１１、１２、１３の軸で画定された面（図４の面）に対して相互に２つずつ反対の位置に配置された状態を維持し、検査する孔について作業状態では、検査する直径に対応する断面上に配列される。機械的伝達要素５０、５５のこの配置、形状および寸法、ならびに隣接する組のスタッド１１、１２および１２、１３によって形成される長手方向の二重の案内部上のセル２０、２０’（および／または２１、２１’）に並べて配置できることにより、互いに接近した断面で直径を検査することが特に容易になることに留意されたい。同じゲージによって、セル２０、２０’、２１、２１’に結合された機械的伝達要素の向き、形状および寸法を適切に変更することによって、３つまたは４つの近隣の断面を検査することもできる。異なった長手方向の位置で相互に近接してフィーラを位置付けることもでき、その結果、ゲージは、貫通孔およびめくら穴の両方を検査するのに特に柔軟性があり、適するようになる。

したがって、図４および図５が、単に１つの可能な実施例を示しているだけであることは明らかであり、この実施例では、検査される孔を基準にして、様々な簡単な構成部品が簡単に迅速に組み立てられて、精密なゲージを得ることができる。

セル２０、２０’、２１、２１’の平行四辺形型のアームセットによって、補正する必要なく、図示したタイプの機械的伝達要素５０、５５を有利に利用することができることに留意されたい。実際、平行四辺形の構造体には、いわゆる「アーム比」、すなわちフィーラによって実行される移動と、トランスデューサの相互に移動する要素（例えば、コアと巻き線）間の対応した移動との間の比を考慮に入れる必要がない。言い換えると、平行四辺形の構造体によって、フィーラの移動と、トランスデューサの要素間の移動（フィーラを支持するアームの長さ、より詳細には、フィーラとトランスデューサの可動部品の移動方向の間の距離と実質的に無関係）との間の対応関係を得ることができる。

しかし、例えば、いわゆる「レバー」式などの異なったタイプの公知のアームセットを利用することができる。このレバー式のアームセットは、単一の支点回りに実質的に回転する少なくとも１つのアームと、フィーラとトランスデューサの可動要素とを含む。フィーラと可動要素は両方ともアームに結合している。レバー式のアームセットを含むセルは、全体の寸法を小さくすることを考慮している場合に限って、平行四辺形の型のアームセットに対して有利であるが、機械的伝達要素５０、５５によって導入されるアーム比の変化を考慮し、例えばポテンショメータによって、トランスデューサの感度をそれに応じて変えなければならない。

図６は図１のゲージを示しているが、機械的伝達要素５０’は、ネジ４９によって、図示されている４つのアームセット２４、２５の接合要素３５に結合されている。要素５０’によって、フィーラ３６を各アームセット２４、２５から離して配置することができ、位置決め部品４０の位置を変更することなく比較器の構成を変えることができる。別の、図示されていない実施形態では、セル２１内の機械的伝達要素は、結合したフィーラ３６をセル２０のフィーラ近くに配置するために、より長くてもよく、例えば、めくら穴の底部近くで相互に接近した直径を検査することができる。機械的伝達要素を、図６で示した向きに対して上下逆にセル２０の接合要素３５と結合し、セル２１のフィーラ３６近くで関係するフィーラ３６を動かすこともできる。

図７には、形状誤差を検査するのに特に適した本発明によるプラグゲージの実施形態が示されている。この実施形態では、各測定セル１２０、１２１が、互いに１２０°で配置された３つのフィーラ１３６、２３６を保持している。実行される検査に応じて、フィーラを別の角度間隔で配置することもできることに留意されたい。セル１２０、１２１はほぼ同一であるため、セル１２０とその機能についてのみ説明する。

セル１２０は、先に説明したセル２０、２１と同一である多数の構造的態様を有するため、図１の参照符号のいくつかが以下でも利用される。セル１２０は、支持要素２２に固定された２つの平行四辺形のアームセット２４、２５を含み、アームセットは、ゲージの軸を横断する測定方向に沿って平行移動することができる。測定方向に沿って並んだフィーラ１３６は、アームセット２４に直接結合され、一方、適合または「自己中心合わせ」システム７０がアームセット２５に結合されている。自己中心合わせシステム７０は、固定され、典型的には１２０°で間隔を空けた一組のフィーラ２３６を支持している。システム７０は、ネジ（図示せず）によって、アームセット２５の接合要素３５に固定するための２つのネジ穴６３が設けられた本体部６２を含む。互いに平行な２枚の弾性薄板６１の第１端部部分は、本体部６２の２つの両側端に結合される。薄板６１の第２端部部分は、第２要素６６と支持部品６４との間でロックされ、支持部品６４は、ネジ（図示されず、孔６５内に収容されている）によって第２要素６６に固定されている。

本体部６２と、第２要素６６と、２つの薄板６１とは、変形可能な部分を備えた平行四辺形型の密閉構造を形成し、それによって、第２要素６６とそれに結合された支持部品６４とが、測定方向と垂直な適合方向に沿って平行移動することができる。この測定方向に沿って、フィーラ１３６は整列され、平行移動することができる。各支持部品６４は傾斜面６７を含み、傾斜面６７には、３つのフィーラ１３６、２３６が、互いに１２０°で配置されるように固定されている。各支持部品６４の傾斜面６７の傾斜を適切に選択することによって、支持部品６４に結合されたフィーラ２３６間の角度が変更可能であることは明らかである。

システム７０は、プラグゲージが検査される孔に対して完全に同軸に挿入されていない場合であっても、３つのフィーラ１３６、２３６を孔の壁面に同時に確実に接触させる。実際、アームセット２５のフィーラ２３６のうちの１つのみが孔の壁面と接触する場合（通常は、アームセット２４のフィーラ１３６が常に壁面と接触している）、第２の要素６６と支持部品６４とが、ばね（図示せず）によって加わる力の作用で、移動することができる。力は、アーム２４、２５の間で、アームセット２５のフィーラ２３６の両方が孔の壁面と接触する位置に向かう適合方向に沿って作用する。すなわち、孔の壁面と接触するフィーラ２３６のうち最初のフィーラは、このような壁面に沿って、制限されて移動することができ、その適正な位置は、アームセット２５の他方のフィーラ２３６がさらに孔の壁面と接触する際にも決定される。

実質的に、適合システム７０によって、アームセット２５のフィーラ２３６に、アームセット２４のフィーラ１３６に対するさらなる自由度、すなわち適合方向に沿ってさらに平行移動する可能性が与えられる。これによって、３つのフィーラ１３６、２３６は、「自己中心合わせ」、すなわち、さらに調節操作する必要なしに、手動または外部装置によって、このようなフィーラ１３６、２３６が孔の壁面に同時に接触する構成に至るまで、相互に移動することができる。

システム７０の特定の形状によって、フィーラ２３６と検査される孔の壁面との間が接触した結果、薄板６１は、通常、引張応力によって応力を掛けられるが、圧縮応力によって応力を掛けられないことに留意されたい。この点は、測定の品質および装置の耐用期間の両方の観点から、ゲージを適切に機能させるために極めて重要である。

別の実施形態においては、追加の自由度を提供する薄板６１は、フィーラに直接結合される代わりに、フィーラを支持する他の構成部品に結合されてもよく、それによって同様の技術効果を得ることができる。

図１０には、例えばレバー式のアームセットを備え、薄板７８、７９がアーム７３に結合された、本発明による機械的プラグゲージが示されている。

より詳細には、図１０のプラグゲージは、２つの基準面７１、７２を画定する基底部３’を含み、基準面の上に各アーム７３、７４の第１端部部分が当接し、ネジ（図示されず、孔７７（図１０には１つのみ見られる）に収容されている）によって固定されている。

各アーム７３、７４は、支点７５、７６を含み、アームはその回りを回動することができる。フィーラ１３６’は、調節可能な結合によって、アーム７４の第２端部部分に結合される。アーム７３は、支点７５を含む第１部分と、調節可能な結合によって２つのフィーラ２３６’を支持する接合要素８０と、相互に平行に、上記第１部分と接合要素８０との間に配置された２枚の薄板７８、７９とから形成されている。フィーラ１３６’、２３６’は、相互に１２０°で配置されている。要素８０を適切な形状にすることによって、フィーラ１３６’、２３６’の角度配置を変更することができる。

アーム７４は、第１傾斜面を有する第１要素８７を支持している。第１傾斜面は、接合要素８０と結合した第２要素８６の第２傾斜面と、両傾斜面がＶ字形の受座を形成するように、対向している。その上に、公知のタイプの（したがって詳細には図示していない）機械的伝達システムのボールが係合している。

アーム７３の第１部分と接合要素８０と共に、それぞれ２つの支点８１、８２および８３、８４を有する変形可能な部分を含む薄板７８、７９が、平行四辺形の構造体８５を実現する。ばね（図示せず）によって、アーム７３、７４は、それぞれの支点７５、７６回りを回動することができ、適切な測定力を与える。発生する回動が小さいことにより、関連するフィーラ１３６’、２３６’は、測定方向に沿って、最適近似で平行移動する。

平行四辺形の構造体８５によって、フィーラ２３６’は、測定方向だけでなく、このような測定方向に垂直な適合方向に沿っても平行移動することができる。実質上、フィーラ２３６’は２つの自由度を有するが、フィーラ１３６’は１つの自由度しか有さない。

図７の適合システム７０を参照した説明と同様に、フィーラ２３６’に関連するこのような２つの自由度によって、３つのフィーラ１３６’、２３６’を、検査される孔の中に確実に位置決めすることができる。検査される孔では、プラグゲージが孔に正確に挿入されていない場合であっても、全てのフィーラが孔の壁面に接触している。

アーム７４をアーム７３とほぼ同一のアームに置き換えることもできる。ただし、この置換アームは、薄板７８、７９とほぼ同様の２枚の薄板と、構造体８５とほぼ同様の平行四辺形の構造体を実現する、適切に形成された接合要素とを備える。接合要素は要素８０と類似していてもよく、または１つのフィーラのみを測定方向と平行に支持するように異なって成形されていてもよい。プラグゲージのこのような実施形態によって、一組のフィーラ２３６’は確実に孔の壁面と正しく接触し、フィーラ１３６’をこのような組のフィーラ２３６’に対して正反対の位置に配置可能であることによって、弦誤差を最小限にすることができる。

さらに別の実施形態（図示せず）は、レバー式のアームセットを備えた機械的プラグゲージであって、図７の適合システム１０と同様の適合システムがアームセットのアームに結合されているプラグゲージを予測する。

図８には、図７を参照して説明した測定セルと極めて類似した測定セル１２０を１つだけ備えた検査手段を含むプラグゲージが示されている。セル１２０は、３つのフィーラ１３６、２３６と、３つのフィーラを検査する孔に自己中心合わせ可能な適合システム７０とを含む。

ノーズピース２’（明確化のために先端は図示していない）は、セル１２０を保護するために配置され、フィーラ１３６、２３６が貫通する３つの孔１３’を含む。ゲージはハンドグリップ９’も含み、ハンドグリップ９’には、リングナット１８によってばね１６が結合され、ゲージ内のトランスデューサ手段を電源、処理および表示システム（図示せず）に接続する電線（これも図示せず）を保護している。

実質的に、測定装置、例えばプラグゲージを実現することができ、この装置では、適合システムは、図７および図８で示された平行四辺形のアームセットを備えたプラグゲージのようにフィーラまたは複数のフェーラ近く、または図１０で示された機械的プラグゲージのようにアームセットの異なった位置に配置されている。さらに、本発明によるゲージは、アームセットに結合された１つまたは複数の適合システム７０および／または８５を含むことができる。アームセットは、先に記載したように、平行四辺形および／またはレバー式であってもよい。当業者は、利便性および全体の寸法基準に基づいてゲージの適正な構成を選択することができる。

図９には、２つのスタッド１１、１２が、基準要素１０７とロック要素１１４との間にネジ（図示せず）によってロックされたプラグゲージが示されている。基準要素１０７とロック要素１１４は、図１の要素７および１４とは単に外見上は異なっているが、スタッド１１、１２がロックされる対応受座はほぼ同一である。スタッド１１、１２は２つのほぼ同一の測定グループ７１、７２を支持している。グループ７１のみ説明するが、説明はグループ７２にも同様に当てはまる。

グループ７１は、位置決め部品１４０と固定部品１４４とを含む。位置決め部品１４０と固定部品１４４とは、ネジ（図示せず）によってスタッド１１、１２のある特定の高さに、実質的に同様の部品４０、４４については図１を参照して説明してきたことと同様の方法でロックされている。

位置決め部品１４０には、支持要素１２２が結合されている。支持要素１２２上には、図１に示されたセルとほぼ同じ２つの測定セル２０、２１が固定され、両方とも平行四辺形の構造体を備えた２つの対向する測定アームセット２４、２５を含む。各アームセット２４、２５には、調節可能なネジ結合によって、フィーラ３６を支持する接合要素３５が結合されている。したがって、同一セルのフィーラ３６は、他のセルのフィーラの整列方向に対して垂直な整列方向に沿って整列した状態を維持し、同じ断面上で互いに垂直な直径寸法を検査することができる。

利用する検査手段の位置、数、寸法、または構造を変更できるため、本発明によるゲージの構造および組立を簡単にできること、および検査される孔の特性に関連して即座に構成できることは明らかである。実際、本明細書で図示および説明したセル２０、２１、２０’、２１’、１２０、１２１を公知のタイプの他のセルと交換することができる。例えば、ゲージの長手方向の寸法を変更するために、異なった長さのスタッド１１、１２、１３を特に簡単な交換作業によって基底部３に結合することができる。このように、異なった数のセルを組み込むこともできる
さらに、このタイプの一連のゲージを標準化する可能性に関する明らかな利点がある。実際、一連の標準部品を様々な構成に従って組み立てて、予測される全ての必要性を満たすことができる。

すでに述べたように、本発明によるゲージは、単に例示として図中に見られるものとは全く異なった寸法、形状および配置の部品を含むことができる。例えば、３つ以上のスタッドを同時に固定するために、３つ以上の受座を備えた位置決め部品および固定部品を含むプラグゲージは、本発明の範囲内にある。

弾性薄板以外に、他の部品を使用して、本発明で用いられる適合システムの平行四辺形型の構造体を形成することもできる。例えば、剛性要素が、平行四辺形の構造体の支点を表すボールベアリングおよび／またはブッシングに結合されてもよい。

適合方向に沿ってフィーラが短い距離を平行移動する場合、すなわち、フィーラと検査される部分との間に小さな隙間が存在する場合、本発明による検査装置の適合システムで用いられる平行四辺形型の構造体が、例えば変形可能な部分を備えたレバー式の構造体と置き換えられてもよい。

有利には、本発明のプラグゲージは、手動または公知の自動制御によって、直径を検査するため、および、滑らかであるか溝付きのいずれかの孔の形状誤差を検査するために利用することができる。最初の場合、ゲージは、例えば、図１〜６および図９で示される構造のうちの１つであって、各アームセットに結合されたフィーラを１つだけ伴った測定アームセットの組を有する。２番目の場合、図７、８および図１０に示されているように、例えば、その組の２つのアームセットのうちの少なくとも１つが２つのフィーラを支持することができる。言うまでもなく、例えば、直径を検査するためのアームセットの組と形状誤差を検査するためのアームセットの組とを含む構成などの構成を組み合わせることも可能である。

本発明によるゲージを、公知の手順で、ひいては適切な検査および制御装置と共に利用して、例えば真円度や同心度について１つまたは複数の断面で孔の形状特徴を検査することもできる。

明らかに理解されるとおり、モジュラ式の柔軟性の高いゲージが提供される。ゲージは、２つ以上のスタッドと、調節可能な方法で接合要素に直接結合されたフィーラ、および／または、例えば、同一方向に沿って、または異なった断面など必要な場所にフィーラを位置付けるために、適切な形状および寸法で機械的伝達要素に結合されたフィーラとを含むことができる。

位置決め部品を適切に動かし、測定セルの方向を定め、もしあるとしたら、機械的伝達要素の形状、寸法および方向を選択し、適合システムをフィーラに結合する（必要であれば）ことによって、当業者であれば、特定の検査に最適な構成を選択することができる。したがって、同一のゲージを異なる構成にすることにより、工作機械で加工する前および後の両方で、滑らかであるかまた溝付きのいずれかの孔の、異なった深さの直径、可変相互軸を有する直径、形状誤差および他の形状特徴を検査することができる。

いくつかの実施形態は、例えば、それぞれ実施形態の全てで一般に予測される中心合わせおよび保護ノーズピースなしに、極めて概略的に添付の図面に示されていることに留意されたい。

図面に示されたスタッド１１、１２、１３とは異なる要素（例えば、異なった断面および形状のシャフトまたはビームや適切に構成された位置決め部品および固定部品）を用いて実現される１つまたは複数の長手方向案内部を有するゲージは、本発明の範囲内である。

例えば、検査される部分の絶対寸法に関する情報を提供することができる測定装置を含む、本ゲージとは異なる孔の寸法および／または形状誤差の検査装置も、本発明の範囲内である。

さらに、本発明による適合または自己中心合わせシステムを含む検査装置は、例えば、外側寸法を検査するためのアームセットおよびフィーラを備えた、種々の構造および構成部品を有することができる。

本発明の第１の好ましい実施形態による２つのスタッドと特定の構成を備えたプラグゲージの斜視図であり、明確化のためにいくつかの細部が省略されている。 図１のゲージの斜視図であり、図１に対して縮小され、いくつかの細部が追加されている。 本発明の第２の好ましい実施形態によるゲージの部分斜視図であり、明確化のためにいくつかの細部が省略されている。 本発明の第３の好ましい実施形態による３つのスタッドと特定の構成を備えたプラグゲージの側面図である。 図４のゲージのいくつかの細部の拡大部分斜視図である。 機械的伝達要素を追加した特定の構成の、図１のゲージを縮小した別の斜視図である。 本発明の第４の好ましい実施形態による寸法と形状誤差を検査するためのプラグゲージの斜視図であり、明確化のためにいくつかの細部が省略されている。 本発明の第５の好ましい実施形態による寸法と形状誤差を検査するためのプラグゲージの斜視図である。 本発明の第６の好ましい実施形態による垂直直径寸法を検査するためのプラグゲージの斜視図であり、明確化のためにいくつかの細部が省略されている。 本発明の第７の好ましい実施形態によるプラグゲージの斜視図であり、明確化のためにいくつかの細部が省略されている。

Claims (19)

1. 機械部品の直径寸法および／または形状誤差を検査する装置であって、
   長手方向軸を画定する長手方向案内部（１１、１２、１３）を含む支持構造体（１）と、
   少なくとも１つの位置決め部品（４０；４０’；１４０）と、前記機械部品の表面と接触するように適合される少なくとも２つのフィーラ（３６；１３６；２３６）と、前記フィーラ（３６；１３６；２３６）の位置を示す電気信号を生成するように適合される少なくとも１つのトランスデューサ（３７）と、を含む検査手段（２０、２１；２０’、２１’；１２０、１２１）と、を備え、
   前記検査手段は、前記長手方向軸に沿って調節可能な方法で前記長手方向案内部（１１、１２、１３）に結合されている、装置であって、
   少なくとも１つの固定部品（４４；１４４）が設けられ、前記少なくとも１つの固定部品（４４；１４４）は、前記少なくとも１つの位置決め部品（４０；４０’；１４０）と協働して、前記長手方向案内部（１１、１２、１３）に対して前記検査手段（２０、２１；２０’、２１’；１２０、１２１）を固定および解放することを特徴とする、装置。
2. 前記検査手段は、前記長手方向案内部（１１、１２、１３）に調節可能な方法で結合された２つ以上のセル（２０、２１；２０’、２１’；１２０、１２１）を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記２つ以上のセル（２０、２１）のうちの２つは、前記長手方向案内部に逆向きに結合されている、請求項２に記載の装置。
4. 前記検査手段（２０、２１；２０’、２１’；１２０、１２１）は、前記長手方向案内部（１１、１２、１３）に着脱可能な方法で結合されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記少なくとも１つの位置決め部品（４０；４０’；１４０）と、前記少なくとも１つの固定部品（４４；１４４）は、対応する基準受座（４６）を備え、
   前記少なくとも１つの位置決め部品（４０；４０’；１４０）と、前記少なくとも１つの固定部品（４４；１４４）とは、前記長手方向案内部（１１、１２、１３）の反対側で、前記受座（４６）で前記長手方向案内部（１１、１２、１３）に固定されている、請求項１から４ののいずれか一項に記載の装置。
6. 前記少なくとも１つの固定部品（４４；１４４）と前記少なくとも１つの位置決め部品（４０；４０’；１４０）とは、横ネジ（４８）によって前記長手方向案内部（１１、１２、１３）に固定されている、請求項５に記載の装置。
7. 前記長手方向案内部は、前記長手方向軸と平行に配置された２つ以上のスタッド（１１、１２、１３）を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記スタッド（１１、１２、１３）の数は３つであり、前記長手方向案内部は、二重の長手方向案内部である、請求項７に記載の装置。
9. 前記支持構造体（１）は基底部（３）を含み、前記スタッド（１１、１２、１３）は、着脱可能な方法で前記基底部（３）に結合されている、請求項７または８に記載の装置。
10. 前記基底部（３）に結合された基準要素（７、７’；１０７）とロック要素（１４；１１４）とを含み、
    前記基準要素（７、７’；１０７）とロック要素（１４；１１４）とは相互に協働して、記基底部（３）に対して前記スタッド（１１、１２、１３）の位置を決定および固定している、請求項９に記載の装置。
11. 前記少なくとも１つのセル（２０、２１；２０’、２１’；１２０、１２１）は、少なくとも一組のアームセット（２４、２５；２４’；２５’）を含み、前記少なくとも一組のアームセットはそれぞれ前記少なくとも２つのフィーラのうちの少なくとも１つのフィーラ（３６；１３６；２３６）を支持し、前記長手方向軸を横切る方向である測定方向に沿って移動することができる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記少なくとも一組のアームセット（２４、２５；２４’；２５’）のアームセットはそれぞれ平行四辺形構造を有する、請求項１１に記載の装置。
13. 前記少なくとも一組のアームセットのアームセットはそれぞれレバー式である、請求項１１に記載の装置。
14. 前記少なくとも一組のアームセット（２４、２５；２４’；２５’）のうち少なくとも１つのアームセットは、機械的伝達要素（５０、５５；５０’）を含み、前記少なくとも１つのフィーラ（３６；１３６、２３６）は、前記機械的伝達要素（５０、５５）に結合されている、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記少なくとも一組のアームセット（２４、２５；２４’、２５’）のうち少なくとも１つのアームセット（２５）は、相互に角度間隔を空けて、固定方法で配置された一組のフィーラ（２３６）を支持する、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記少なくとも１つのアームセット（２５）と前記一組のフィーラ（２３６）との間に適合システム（７０）を含む、請求項１５に記載の装置。
17. 前記適合システム（７０）は、前記平行四辺形型の構造体を含む、請求項１６に記載の装置。
18. 前記平行四辺形の構造体は、前記一組のフィーラ（２３６）を、前記測定方向に垂直な適合方向に実質的に沿って移動させることができる、請求項１７に記載の装置。
19. 前記平行四辺形型の構造体は２枚の薄板（６１）を含む、請求項１７または請求項１８に記載の装置。

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