JP5456771B2 - 物体のベース面からテーパ面までの距離を測定するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、物体のベース面からテーパ面の所定の直径を有する断面までの距離を測定するための方法であって、テーパ面が仰角または俯角を形成するとともに円形断面形状を有する方法に関する。

また、本発明は、この方法を行なうための測定システムに関する。

従来技術では、その表面が様々な形状および特定の深さを伴う皿穴を有する機械部品が知られている。また、貫通穴が設けられる或いは設けられない皿穴も存在し得る。更に、そのような機械部品は、外向型円錐形状または球形状を有することもできる。この物体の対応する機械加工された表面は非常に正確でなければならず、したがって、その機械加工された表面が貫通穴で終端する皿穴であるそのような物体は、それらが異なる適用領域で用いられる際に、例えばシール面として使用される。皿穴内に配置される円錐または球がベース面から所定の距離を隔ててシールできるようにするためには、皿穴の表面の正確な機械加工が必要とされるとともに、対応する制御が必要である。この制御は、皿穴の深さの正確な測定から成る。

したがって、どんな形状をも有し得る皿穴の深さパラメータを迅速に且つ非常に正確に測定することが特に必要である。その際には、測定デバイスのメンテナンスが極少なくなければならない。

皿穴の所定の深さ寸法の測定が従来技術において知られており、該方法は金属産業で既に適用されている。そのため、例えば、例えば弁座の中空部深さを決定するための機械的な測定方法により、所定のベースを有するマスターゲージが皿穴内に配置され、所定のベース面までの距離が測定される。欠点は、汚染された表面では測定が正確ではないという点である。また、マスターゲージが非常に大きな力を伴って挿入される場合には、皿穴及び／又はマスターゲージを破損する可能性がある。更に、この測定方法では、皿穴およびマスターゲージによって特徴付けられる形状誤差が考慮されない。

本発明の目的は、物体のベース面からテーパ面の断面までの距離を測定するための新規な方法であって、前記テーパ面が仰角または俯角を形成するとともに円形断面形状を有し、前記断面が所定の直径を有する方法を提供することである。この新規な方法により、前述した従来技術の欠点を排除できる。特に、新規な方法により、テーパ面の測定を迅速に且つ非常に正確に行なうことができるはずであるとともに、測定デバイスのメンテナンスを極少なくすることができるはずである。

本発明によれば、目的は、物体の直径を有する前記断面との間に隙間の形態で距離が形成されるように直径を有する測定体をベース面上に配置し、隙間を通じて流体媒質を押し進め、流体媒質の圧力及び／又は流量を測定し、および、測定された圧力及び／又は流量に基づいて評価ユニットで距離値を決定することによって達成される。

本発明の更なる目的は、この方法を行なうための測定システムを提供することである。本発明によれば、これは、この測定システムが、ベースの中空部と測定体との間の隙間へ向けて運ばれるガス及び／又は液体の圧力及び／又は流量を測定するための測定ユニットと、測定された圧力及び／又は測定された流量から距離値を決定するための評価ユニットとを含むという事実によって達成される。

特に、本発明により、これらの目的は、測定体と所定の断面との間に隙間の形態の所定の距離が存在するように測定体をベース面に対して配置することにより達成される。デバイスを用いて、ガス媒質及び／又は流体媒質が環状隙間を通じて所定の圧力を伴って運ばれる。このようにして測定される圧力及び／又は流量は、測定体と中空部との間の環状隙間に比例する。この測定された圧力及び／又は流量に基づいて評価ユニットで距離値を決定することができる。このようにすると、流量及び／又はテーパ面の距離値が公差範囲内にあるか、公差範囲の縁にあるか、あるいは、公差範囲外にあるかどうかを迅速に検証することができる。

特に、そのような方法は、テーパ面の迅速で且つ非常に正確な測定を可能にするという利点を有する。また、このタイプの測定を使用すると、テーパ面に対するダメージが回避される。

機械的な測定方法とは異なり、完全に組み付けられたユニットの動作時に生じる機能など、使用にとって重要となり得るテーパ面の想定し得る機能を考慮に入れることができる。また、測定方法を通常の製造環境で使用することができる。この場合、サイクル時間の減少に起因する生産の増大が得られる。このタイプの測定方法を用いると、より高い自動化レベルおよび高い測定品質が確保される。更に、この測定方法を用いてチェックされる部品が洗浄及び／又は乾燥に事前に晒される必要がない。

流体媒質が圧力測定ユニットにより隙間を通じて押し進められ、この流体媒質の圧力が測定されて、評価ユニットで距離値が決定されるのが好ましい。これは非常に容易に達成できる。

しかしながら、隙間を通じて押し進められる流体媒質の流量を流量測定ユニットによって測定して、評価ユニットで距離値を決定することもできる。

圧力測定ユニットにより空気が隙間を通じて運ばれることが好ましい。特に、そのような方法は、測定方法を大気状況下で行なうことができるという利点を有する。

しかしながら、この方法により決定された距離値を、対応するマスターゲージによって規定される最小距離値および最大距離値と比較することもでき、この場合、距離値が所定の公差範囲内にあるかどうかを特定するのが迅速である。

他の別の実施形態では、距離値及び／又は非線形空気圧測定の流量がマッピングプロセスにおいて補正されて評価エレクトロニクス内に管状形式で蓄積される。特に、そのような方法の利点は、マッピングプロセスを用いて、ミクロン単位で表わされる距離の評価を圧力変化または流量により較正できるという点である。

以下では、添付図面に示される別の実施形態を参照して、本発明に係る方法が例として更に詳しく開示される。

従来技術に係る測定方法のための装置を示している。 本発明に係る測定方法を行なうための装置を示している。 本発明に係る測定方法を行なうための更なる装置を示している。

図１において、参照符号１は物体を示し、参照符号１．１は皿穴の形態を成すテーパ面を示している。この種の皿穴は、例えば、燃焼機関分野において、特に弁座に関して、流体デバイスにおいて、医療分野、または、他のデバイスにおいて適用される。開口を伴う或いは伴わないそのような皿穴の効率を確保するためには、特に皿穴のパラメータが非常に正確に定められなければならない。そのようなパラメータを測定するために、図１に示される測定方法が従来技術において知られている。この測定方法では、マスターゲージが中空部内に配置される。この測定方法によれば、そのような基準ゲージは、実質的に、例えば図１に簡略的に示されるように球であってもよく、あるいは、任意の他の形状を有することができる。マスターゲージが皿穴１．１内に配置された後、支持部５のベースから突き出るマスターゲージの長さＥを決定することができる。長さＥの測定に基づいて、例えば皿穴の深さを示す長さＸが所定の公差範囲内にあるかどうかを検証することができる。例えば球上及び／又は皿上の汚染物質が不正確な測定結果を与えることは明らかである。

図２には本発明に係る測定システムが示されており、該測定システムを用いて本発明に係る測定方法を行なうことができる。図１に係る既知の実施形態における前述した要素など、同じ要素が同じ参照符号によって示されている。図２に示される本発明に係る測定方法では、直径Ａを有する測定体３が物体１の支持部５に対して配置される。図２に示されるように、測定体３は、例えば支持点４により支持部５上に配置することができる。当業者は、物体１の支持部５に対する測定体３の相対的な配置を確保するための多くの異なる別の実施形態を知っている。この測定方法によれば、相対的な配置は、支持部５を基準にするのではなく、物体１または皿穴１．１の任意の他の基準／部分を基準にすることができる。測定体３は、前述した基準／部分のうちのいずれかに対する相対的な位置において、測定体３と直径Ａを伴う断面を有する皿穴１．１との間に隙間６が存在するように配置される。測定体３は例えば円柱から成ることができ、したがって、隙間６は円形隙間である。円形隙間が均一に形成されるように、測定体３の軸が皿穴の軸と一致するように配置される。

図２において、参照符号７は圧力測定ユニットを示している。圧力測定ユニット７は、ガス、特に空気、及び／又は、所定の圧力を有する流体を管路８に供給することができるようになっている。図２に簡略的に示されるように、ガス及び／又は流体は、管路８を通じて或いは管路８．１を通じて運ぶことができる。管路８．１が使用される場合には、測定されるべき物体を配置できる工作物ホルダ２が穴を有さない。すなわち、貫通皿穴がシール状態で閉じられる。ガス及び／又は流体が隙間６を通じて排出されることが重要である。

図２に簡略的に示されるように、別の方法として、圧力測定ユニット７の代わりに流量測定ユニットが存在してもよく、あるいは、圧力測定ユニットと流量測定ユニットとの組み合わせが存在してもよい。

図２に示されるように、評価ユニット９が存在する。評価ユニット９は、測定圧力値または測定流量値を距離値及び／又は流速値に割り当てるように設定される。したがって、例えば、評価ユニット９は、測定ゲージによって前の配置に対する皿穴深さの偏りの測定圧力値を示すための手段を含むことができる。その際、評価ユニットは、所望の形状を有する皿穴を伴う基準物体を測定ゲージとして使用できる。

マスターゲージを支持構造体の下側に配置することにより測定体を上昇させることによって、新たな正確に規定された距離がもたらされる。測定体の第１の位置と第２の位置との間の圧力変化がミクロン単位で電子的に計算されて示される。

また、例えば、３つの測定ゲージ、すなわち、公差の上側範囲のための第１の測定ゲージ、公差の中間範囲のための第２の測定ゲージ、および、公差の下側範囲のための第３の測定ゲージを使用することもできる。

この３つの測定ゲージは正確な距離値を規定する。したがって、評価ユニット９は、圧力測定値を正確な距離または公差範囲に割り当てるための手段を含むことができる。

特に、例えばＭａｒｐｏｓｓ ｍｏｄｅｌ ＭＲＴまたはＬＶＤＴの空気電子変換器などの市販のデバイスを圧力測定ユニット７として使用できる。

特に、評価ユニットは、空気電子変換器と適合する電気信号を変換するためのアナログ／デジタル変換器と、ソースコードを処理するためのプログラマブルプロセッサと、計算値を示すためのディスプレイと、製造プロセスを制御し或いは変更するための入力手段とを有するマイクロプロセッサベースの電子ユニットを含むことができる。そのようなマイクロプロセッサベースのユニットは、圧力測定の非線形値を機械的なマスターゲージを用いてチェックできるように前記非線形値がリニアスケールでミクロンを単位として表わされるマッピングシステムを更に含むことができる。

図３には、外側テーパ面の場合における本発明に係る測定方法を行なうための装置が簡略的に示されている。この場合、前述した実施形態の例の対応する要素など、同じ要素が同じ参照符号で示されている。図３に簡略的に示されるように、心出しユニット２および測定体３が物体から成ることができ、それにより、測定体３と物体１のテーパ面１．１との間に隙間Ｘが存在する。この場合、圧力測定ユニット７を使用することにより、また、それに応じて、ガス及び／又は流体を隙間６を通じて導くことにより、圧力が測定される。あるいは、圧力測定の代わりに流量測定を行なうことができる。

Claims (7)

1. 物体（１）のベース面（５）からテーパ面（１．１）の所定の直径（Ａ）を有する断面までの距離を測定するための方法であって、前記テーパ面が仰角または俯角を形成するとともに円形断面形状を有する方法において、
   前記物体（１）の直径（Ａ）を有する前記断面との間に隙間（６，Ｘ）が形成されるように直径（Ａ）を有する測定体（３）が前記ベース面（５）に対して配置され、前記隙間（６，Ｘ）を通じて流体媒質が押し進められ、前記流体媒質の圧力及び／又は流量が測定され、測定された圧力及び／又は流量に基づいて評価ユニット（９）で前記距離の値が決定されることを特徴とする方法。
2. 前記流体媒質が前記圧力測定ユニット（７）により前記隙間（６）を通じて押し進められ、この流体媒質の圧力が測定されて、前記評価ユニット（９）で前記距離の値が決定される、請求項１に記載の方法。
3. 前記隙間（６）を通じて押し進められる前記流体媒質の流量が流量測定ユニットによって測定されて、前記評価ユニット（９）で前記距離の値が決定される、請求項１に記載の方法。
4. 前記圧力測定ユニット（７）により空気が前記隙間（６）を通じて運ばれる、請求項２に記載の方法。
5. 決定された前記距離の値は、対応するマスターゲージによって規定される最小距離値および最大距離値と比較される、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
6. マッピングプロセスでは、前記評価ユニット（９）において、非線形空気圧測定における偏りが補正されて蓄積される、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
7. 物体のベース面（５）から前記物体のテーパ面（１．１）の所定の直径（Ａ）を有する断面までの距離を測定するための測定システムであって、前記テーパ面が前記ベース面（５）に対して仰角または俯角を形成するとともに円形断面形状を有する測定システムにおいて、
   直径（Ａ）を有する測定体（３）であって、前記所定の直径（Ａ）を有する前記物体の断面と前記測定体（３）との間に隙間（６，Ｘ）が形成されるように前記ベース面（５）に対して配置される前記測定体（３）と、
   前記隙間（６，Ｘ）を介して運ばれる流体の圧力及び／又は流量を測定するための測定ユニット（７）と、
   測定された前記圧力及び／又は流量に基づいて、測定されるべき前記距離の値を決定する評価ユニット（９）と
   を含む測定システム。

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