JP5955754B2 - Piston ring shape measuring method and shape measuring apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、使用時にねじれを生じるピストンリングのねじれの程度を容易かつ安定して測定することができる、ピストンリングの形状測定方法及び形状測定装置に関する。 The present invention relates to a piston ring shape measuring method and a shape measuring device capable of easily and stably measuring the degree of piston ring twisting that causes twisting during use.
近年のピストンリングには、エンジンの燃費向上を目的とし、ブローバイガスの防止及び潤滑油消費量の低減等が要求されている。このような要求に対応するピストンリングとして、シール性を向上させるために、使用時にねじれを生じるピストンリング(ツイストリングともいう。)が開発されている。 Recent piston rings are required to prevent blow-by gas and reduce consumption of lubricating oil for the purpose of improving fuel efficiency of the engine. As a piston ring corresponding to such a requirement, a piston ring (also referred to as a twist ring) that is twisted during use has been developed in order to improve sealing performance.
このピストンリングは、例えば図11に示すように、ピストンリング1の上面3の内側部分が加工された内側欠損部6を有し、この内側欠損部6を設けたことに基づくねじれ作用から使用時にねじれを生じる。ねじれたピストンリング1は、図11(A)に示すように、エンジンの爆発行程時以外においては、シリンダ壁10に対して傾斜して当たっている。一方、図11(B)に示すように、エンジンの爆発行程時においては、爆発圧力が垂直圧力x及び水平圧力yとしてピストンリング1の上面3及び内周面5に作用するので、ねじれたピストンリング1は、溝12(ピストンリング溝)の下面13に押し下げられ、ねじれが解消された状態となり、水平圧力y及び自己拡張力により外周摺動面2がシリンダ壁10に圧接される。
For example, as shown in FIG. 11, the piston ring has an
このような使用時にねじれを生じるピストンリング1では、その外周摺動面2の形状がブローバイの抑制及びオイル消費量の低減等に重要になっている。例えば、外周摺動面形状を矩形状とした場合には、図11(A)に示すように、外周摺動面2がシリンダ壁20に傾斜して当たった状態でシリンダ内を摺動するので、オイル掻き効果を高めることができる。さらに、図11(B)に示すように、エンジンの爆発行程時においては、外周摺動面2がシリンダ壁20に全面密着する状態になるので、気密性を向上させることができる。
In the
こうしたピストンリングは、その外周摺動面が所望の形状に精度よく加工されているか否か、また、ねじれの程度(例えばねじれ角)が所望の程度に加工されているか否かが測定され、品質が維持されている。特許文献1には、使用時にねじれを生じるピストンリングの形状測定方法が提案されている。この技術は、シリンダ壁と摺動する部分である外周摺動面の形状を直接測定する方法である。具体的には、図12(B)に示すように、測定しようとするピストンリング1を、定盤19の平面19aに密着するように押し付けた状態で固定し、固定されたピストンリング1の外周摺動面2を接触式の表面粗さ計18で測定し、測定結果からピストンリング1の外周摺動面2の形状を測定する方法である。
Such a piston ring is measured to determine whether its outer peripheral sliding surface has been precisely machined into a desired shape, and whether the degree of torsion (for example, the torsion angle) has been machined to a desired degree. Is maintained.
一方、ねじれの程度(例えばねじれ角)は、ピストンリング1が実際に作動する状態で評価することが好ましく、例えば、図11(A)に示すように、ピストンリング1がビストン11のリング溝12に装着されて、シリンダ壁10に接触した状態と同じ状態で測定することが望ましい。具体的には、図12(A)に示すように、その状態を再現できる所定寸法に加工された測定用リングゲージ16と測定用定盤17を準備し、測定用リングゲージ16を測定用定盤17の上に固定した状態で、その測定用リングゲージ16内に作業者が一つずつピストンリング1を圧入して測定用定盤17の上まで押し込み、圧力を解放して図11(A)や図12(A)に示すねじれた状態を再現し、その状態でのねじれ角θを測定している。測定は、測定ラインLの上を接触式表面粗さ計でなぞり、その表面粗さの結果からねじれ角θを算出し、その値を基にしてねじれの程度の品質を管理している。
On the other hand, the degree of twist (for example, the twist angle) is preferably evaluated in a state where the
しかしながら、こうした方法は手動で測定を行うので、圧入する圧力や表面粗さ計での測定時に作業者のバラツキが生じるおそれがある。そのため、安定で精度よく測定するには、そうしたバラツキを極力なくすための改善が必要であった。 However, since such a method performs manual measurement, there is a risk that variations in workers may occur during measurement with a press-fitting pressure or a surface roughness meter. Therefore, in order to measure stably and accurately, it was necessary to improve to eliminate such variation as much as possible.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、使用時にねじれを生じるピストンリングのねじれの程度を容易かつ安定して測定することができる、ピストンリングの形状測定方法及び形状測定装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a piston ring shape measuring method capable of easily and stably measuring the degree of torsion of the piston ring that causes torsion during use. And providing a shape measuring device.
上記課題を解決するための本発明に係るピストンリングの形状測定方法は、外周摺動面、上面、下面及び内周面からなり、該上面の内側端が加工された内側欠損部を有し、合い口を閉じた際に円形状となるピストンリングのねじれの程度を測定する形状測定方法であって、ガイド部材で合い口を徐々に閉じながら前記ピストンリングを測定用リングゲージの上方まで搬送する搬送工程と、合い口を閉じた前記ピストンリングを前記圧入部材で前記測定用リングゲージに挿入する挿入工程と、前記測定用リングゲージ内に挿入した前記ピストンリングの下面と前記測定用リングゲージの下面とを連続的に表面形状測定する表面形状測定工程と、前記圧入部材を移動して測定後の前記ピストンリングを前記測定用リングゲージから排出する排出工程と、を有することを特徴とする。 The piston ring shape measuring method according to the present invention for solving the above problems comprises an outer peripheral sliding surface, an upper surface, a lower surface, and an inner peripheral surface, and has an inner defect portion in which the inner end of the upper surface is processed, A shape measuring method for measuring the degree of torsion of a piston ring that becomes circular when the abutment is closed, and the piston ring is conveyed above the measuring ring gauge while the abutment is gradually closed by a guide member. A transfer step, an insertion step of inserting the piston ring with the abutment closed into the measurement ring gauge with the press-fitting member, a lower surface of the piston ring inserted into the measurement ring gauge, and the measurement ring gauge A surface shape measuring step for continuously measuring the surface shape of the lower surface, and a discharging work for moving the press-fitting member and discharging the measured piston ring from the measuring ring gauge And having a, the.
この発明によれば、測定用リングゲージに挿入したピストンリングは、内側欠損部によるねじれ作用からシリンダ壁に対して傾斜して当たる状態と同じ状態になるので、この状態でピストンリングの形状を測定することにより、実使用状態での適正なねじれの程度を評価することができる。そして、上記各工程によれば、ピストンリングを測定用リングゲージに挿入し、ピストンリングの下面と測定用リングゲージの下面とを連続的に表面形状測定することにより、常に基準物(測定用リングゲージ)と対比して測定できるので、自動化又は半自動化を実現できる。その結果、測定の個人差がなくなり、測定時間の一定化及び短縮化を実現できるとともに、測定の繰り返し精度も一定になり、再現性が向上する。また、定期的な抜き取り検査、全数検査等を任意に選択でき、信頼性の高い形状測定を行うことができる。また、得られた結果を集計することにより、信頼性の高い統計処理も実現することができる。 According to the present invention, the piston ring inserted into the measuring ring gauge is in the same state as the state in which it strikes against the cylinder wall due to the twisting action caused by the inner defect portion, so the shape of the piston ring is measured in this state. By doing so, it is possible to evaluate an appropriate degree of twist in the actual use state. According to each of the above steps, the piston ring is inserted into the measurement ring gauge, and the reference object (measurement ring is always measured by continuously measuring the surface shape of the lower surface of the piston ring and the lower surface of the measurement ring gauge. Since it can be measured in contrast to a gauge), automation or semi-automation can be realized. As a result, there is no individual difference in measurement, the measurement time can be made constant and shortened, and the repeatability of measurement becomes constant, thereby improving reproducibility. In addition, periodic sampling inspection, 100% inspection, etc. can be arbitrarily selected, and highly reliable shape measurement can be performed. In addition, by collecting the obtained results, highly reliable statistical processing can be realized.
本発明に係るピストンリングの形状測定方法において、前記測定用リングゲージは、前記ピストンリングの挿入時に、前記測定用リングゲージの下面と前記ピストンリングの下面とを同一平面に揃えるベース部材に接触しているように構成されている。この発明によれば、測定用リングゲージに挿入したピストンリングの下面と測定用リングゲージの下面とをベース部材を基準面として設置できるので、ピストンリングの下面と測定用リングゲージの下面との連続的な表面形状測定を精度よく実現できる。 In the piston ring shape measuring method according to the present invention, when the piston ring is inserted, the measurement ring gauge contacts a base member that aligns the lower surface of the measurement ring gauge and the lower surface of the piston ring on the same plane. It is configured to be. According to the present invention, the lower surface of the piston ring inserted into the measurement ring gauge and the lower surface of the measurement ring gauge can be installed using the base member as a reference surface, so that the lower surface of the piston ring and the lower surface of the measurement ring gauge are continuously connected. Accurate surface shape measurement can be realized with high accuracy.
本発明に係るピストンリングの形状測定方法において、前記ピストンリングの形状測定を、接触式又は非接触式の表面粗さ測定装置で行うように構成する。この発明によれば、接触式又は非接触式の表面粗さ測定装置でピストンリングの形状測定を行うので、ピストンリングの下面と測定用リングゲージの下面の連続的な測定を容易かつ精度よく行うことができる。 In the piston ring shape measuring method according to the present invention, the shape of the piston ring is measured by a contact-type or non-contact-type surface roughness measuring device. According to the present invention, since the shape of the piston ring is measured by the contact type or non-contact type surface roughness measuring device, continuous measurement of the lower surface of the piston ring and the lower surface of the ring gauge for measurement is easily and accurately performed. be able to.
本発明に係るピストンリングの形状測定方法において、前記表面形状測定工程で得た表面形状の変化のデータを計算して、前記ピストンリングのねじれ角を算出する算出工程を有するように構成してもよい。表面形状の測定結果とねじれ角との関係を把握していれば、必ずしもその都度ねじれ角を算出する必要はないが、この発明のように、ねじれ角をその都度算出することもできる。 The piston ring shape measuring method according to the present invention may be configured to include a calculating step of calculating the surface shape change data obtained in the surface shape measuring step and calculating a torsion angle of the piston ring. Good. If the relationship between the measurement result of the surface shape and the twist angle is known, it is not always necessary to calculate the twist angle each time. However, as in the present invention, the twist angle can also be calculated each time.
本発明に係るピストンリングの形状測定方法において、前記排出工程の後、排出された前記ピストンリングの合い口の向きを揃える整列工程を有するように構成してもよい。この発明によれば、合い口の向きを揃えたピストンリングは、次工程に容易に供給することができる。 In the piston ring shape measuring method according to the present invention, after the discharging step, an alignment step of aligning the direction of the exit of the discharged piston ring may be configured. According to this invention, the piston ring in which the direction of the abutment is aligned can be easily supplied to the next process.
上記課題を解決する本発明に係るピストンリングの形状測定装置は、外周摺動面、上面、下面及び内周面からなり、該上面の内側端が加工された内側欠損部を有し、合い口を閉じた際に円形状となるピストンリングのねじれの程度を測定する形状測定装置であって、ガイド部材と搬送部材とを備え、合い口を徐々に閉じながら前記ピストンリングを測定用リングゲージの上方まで搬送する搬送機構と、圧入部材及びベース部材を備え、合い口を閉じた前記ピストンリングを、前記ベース部材に当たるまで前記測定用リングゲージ内に挿入する挿入機構と、表面形状測定装置を備え、前記測定用リングゲージ内に挿入した前記ピストンリングの下面と前記測定用リングゲージの下面とを連続的に表面形状測定する表面形状測定機構と、前記圧入部材を移動して、測定後の前記ピストンリングを前記測定用リングゲージから排出する排出機構と、を有することを特徴とする。 The piston ring shape measuring apparatus according to the present invention for solving the above-mentioned problems comprises an outer peripheral sliding surface, an upper surface, a lower surface, and an inner peripheral surface, and has an inner defect portion in which the inner end of the upper surface is processed. A shape measuring device for measuring the degree of torsion of a piston ring that becomes circular when closed, comprising a guide member and a conveying member, and the piston ring is connected to a ring gauge for measurement while the abutment is gradually closed. A transport mechanism for transporting the upper part, a press-fitting member and a base member, and an insertion mechanism for inserting the piston ring having a closed end into the measurement ring gauge until it contacts the base member, and a surface shape measuring device. A surface shape measuring mechanism for continuously measuring the surface shape of the lower surface of the piston ring inserted into the measuring ring gauge and the lower surface of the measuring ring gauge; and the press-fitting Move the timber, and wherein the piston ring after measurement to have a discharge mechanism for discharging from the measuring ring gauge.
この発明によれば、自動化又は半自動化を実現でき、測定の個人差がなくなり、測定時間の一定化及び短縮化を実現できるとともに、測定の繰り返し精度も一定になり、再現性が向上する。 According to the present invention, automation or semi-automation can be realized, there is no individual difference in measurement, measurement time can be made constant and shortened, measurement repeatability is also made constant, and reproducibility is improved.
なお、この形状測定装置おいても、前記形状測定装置を、接触式又は非接触式の表面粗さ測定装置であるように構成してもよいし、前記表面形状測定機構で得た表面形状の変化のデータを計算して前記ピストンリングのねじれ角を算出する算出装置を有するように構成してもよい。 Also in this shape measuring device, the shape measuring device may be configured to be a contact or non-contact type surface roughness measuring device, or the surface shape obtained by the surface shape measuring mechanism. You may comprise so that it may have a calculation apparatus which calculates the data of a change and calculates the torsion angle of the said piston ring.
本発明に係るピストンリングの形状測定方法及び形状測定装置によれば、使用時にねじれを生じるピストンリングのねじれの程度を容易かつ安定して測定することができる。その結果、測定の個人差がなくなり、測定時間の一定化及び短縮化を実現できるとともに、測定の繰り返し精度も一定になり、再現性が向上する。 According to the piston ring shape measuring method and shape measuring apparatus according to the present invention, it is possible to easily and stably measure the degree of torsion of the piston ring that causes torsion during use. As a result, there is no individual difference in measurement, the measurement time can be made constant and shortened, and the repeatability of measurement becomes constant, thereby improving reproducibility.
以下、本発明に係るピストンリングの形状測定方法及び形状測定装置について説明する。本発明は、下記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有するものは本発明の技術的範囲に包含される。 Hereinafter, a piston ring shape measuring method and shape measuring apparatus according to the present invention will be described. The present invention is not limited to the following embodiments, and those having a configuration substantially the same as the technical idea described in the claims of the present invention are included in the technical scope of the present invention. The
[ピストンリング]
測定対象となるピストンリング1は、例えば図8や図11に示すように、使用時にねじれを生じるピストンリング1、いわゆる「ツイストリング」と呼ばれるピストンリングである。このピストンリング1は、外周摺動面2、上面3、下面4及び内周面5からなり、その上面3の内側端が加工された内側欠損部6を有している。ピストンリング1を、ピストンのリング溝12に装着し、シリンダ壁10に接触させた使用時には、合い口8は閉じて円形状又は円環状となり、ねじれを利用したシール性の高いピストンリング1として利用される。
[piston ring]
For example, as shown in FIGS. 8 and 11, the
測定対象となるピストンリング1は、ねじれを生じるピストンリングであれば、その種類は限定されない、例えば図11に例示するように、外周摺動面2の形状が矩形形状であってもよいし、図8や図12に例示するように、外周摺動面2が円弧状のバレルフェースであってもよいし、それ以外の形状であってもよい。また、内側欠損部6の加工形状や加工方法も、ピストンリング1にねじれを生じさせることが可能な形状と加工手段であれば特に限定はされない。内側欠損部6の加工形状としては、例えば、上面インターナルベベル、下面インターナルベベル、上面インターナルステップ、下面インターナルステップの各形状等を挙げることができる。また、ピストンリング1の材質や表面処理等も特に限定されず、公知の材質や公知の表面処理を適用できる。
As long as the
こうしたピストンリング1のねじれの程度(例えばねじれ角)は、本発明では、ピストンリング1が実際に作動する状態で評価している。具体的には、図11(A)に示すように、ピストンリング1がビストン11のリング溝12に装着されて、シリンダ壁10に接触した状態と同じ状態で測定する。例えば、図2及び図8に示すように、その状態を再現できる所定寸法に加工された測定用リングゲージ41をベース部材45の上に固定した状態で、その測定用リングゲージ41内に圧入部材42でピストンリング1を圧入してベース部材45の表面まで押し込み、押し込み圧力を解放して図11(A)に示すねじれた状態を再現し、その状態での表面形状測定を行い、その結果からねじれの程度を評価する。
In the present invention, the degree of twist (for example, the twist angle) of the
以下に示す本発明に係る形状測定方法及び形状測定装置20は、ピストンリング1のねじれの程度を精度よく測定できる。以下、形状測定方法と形状測定装置20を併せて説明する。
The shape measuring method and the
[形状測定方法及び形状測定装置]
本発明に係るピストンリング1の形状測定方法及び形状測定装置20は、図1〜図10に示すように、ピストンリング1を所定の位置まで搬送する搬送工程(搬送機構30)と、ピストンリング1を測定用リングゲージ41に挿入する挿入工程(挿入機構40)と、ピストンリング1の下面4と測定用リングゲージ41の下面41aとを連続的に表面形状測定する表面形状測定工程(表面形状測定機構50)と、測定後のピストンリング1を排出する排出工程(排出機構80)とを少なくとも備えている。なお、図1に示すように、算出工程70と整列工程90とが加えられていてもよい。
[Shape measuring method and shape measuring apparatus]
As shown in FIGS. 1 to 10, the shape measuring method and the
以下、それぞれの工程及び機構について説明する。 Hereinafter, each process and mechanism will be described.
(搬送工程、搬送機構)
搬送工程は、図3及び図4に示すように、ガイド部材32で合い口8を徐々に閉じながら、ピストンリング1を搬送台33上で移動させ、測定用リングゲージ41の上方まで搬送する工程である。具体的には、搬送部材31とガイド部材32とを少なくとも備えた搬送機構30により、ピストンリング1の搬送を行う。
(Transport process, transport mechanism)
As shown in FIGS. 3 and 4, the conveying step is a step of moving the
搬送部材31は、図3及び図4に示す矢印方向に動作し、その先端31aでピストンリング1を所定の位置に移動させる部材である。搬送部材31は、例えば平板状の縦長部材であり、搬送台33上に移動可能に取り付けられている。こうした搬送部材31の先端31aは、ピストンリング1を容易に押し込むことができる先端形状に加工されていることが好ましい。その先端形状としては、例えば図3に示すようなV字形の切り込みであってもよいし、直線状に凹んだ切り込みや、曲面上に凹んだ切り込みであってもよい。なお、切り込みが形成さえていないフラット平面であっても構わない。搬送部材31の動作は、エアーシリンダーでも油圧シリンダでも直動案内装置によるものであってもよく、往復動作可能であれば特に限定されない。
The
ピストンリング1は、この搬送部材31により、測定用リングゲージ41の上方まで送り込まれる。所定の位置とは、測定用リングゲージ41の挿入孔の真上のことであり、ピストンリング1は挿入孔の真上まで送り込まれる。その間、図4に示すように、ピストンリング1の外周に接触するガイド部材32により、ピストンリング1の合い口8を徐々に閉じることが望ましい。こうすることで、ピストンリング1が測定用リングゲージ41上の所定の位置に配置された後に、上方からの圧入部材42の押し込みにより、合い口8が閉じたピストンリング1はそのまま測定用リングゲージ41内に挿入する。
The
ガイド部材32は、図4に示すように、ピストンリング1の左右に配置されて、ピストンリング1を両側から挟み込むように作用する。図4の例では、両側のガイド部材32はいずれも搬送方向に対してテーパー形状になっているが、一方のみがテーパー形状で他方はストレート形状であってもよい。図3及び図4に示すテーパー形状のガイド部材32は、テーパー部32aとストレート部32bとを有し、ストレート部32bは、平面視で測定用リングゲージ41の内周面(内周縁)に接するように配置され、テーパー部32aは、そのストレート部32bに向かってテーパー状になっている。
As shown in FIG. 4, the
ガイド部材32は平板状の縦長部材であり、搬送台33上に着脱可能に取り付けられている。ガイド部材32を着脱可能に設けることにより、サイズの異なるピストンリング1に対してもこの方法と装置を適用できる。具体的には、サイズの異なるピストンリング1に対しては、測定用リングゲージ41を交換し、その測定用リングゲージ41の大きさに対応した圧入部材42に交換し、その測定用リングゲージ41の内径に応じた大きさに徐々に閉じることができるガイド部材32を交換することにより、対応できる。
The
図4の例では、合い口8が、搬送部材31側に向いているが、手前側や奥側に向いていてもよい。なお、ピストンリング1は、整列されたピストンリング1を順に形状測定装置20に供給することから、通常、合い口8の向きは一つの方向に揃うように搬送工程に供給される。また、合い口8が、図4を平面視した位置で、右側(搬送部材側)、手前側又は奥側に向いているので、例えば図6に示すように、搬送部材31の180°反対側に設けられている表面粗さ計51の測定子511が、合い口8に掛かることはない。
In the example of FIG. 4, the abutment 8 is directed to the conveying
こうしたガイド部材32は好ましく用いられるものではあるが、必須の構成ではなく、搬送時にガイド部材32で合い口8を閉じなくても、測定用リングゲージ41の上まで搬送されたピストンリング1を、圧入部材42で圧入するまでの間に合い口8を閉じることができればよい。例えば、大きなテーパー形状を持つガイド部材(図示しない)が測定用リングゲージ41の真上に設けられていれば、圧入部材42がピストンリング1を上方から押し込む際に、そのガイド部材でピストンリング1の合い口8を閉じることができ、ピストンリング1を測定用リングゲージ41内に挿入させることができる。また、測定用リングゲージ41のテーパー面411を大きいテーパー形状とすることで、そのテーパー面411自体を、挿入時のガイド部材32として用いることもできる。
Although such a
(挿入工程、挿入機構)
挿入工程は、図5に示すように、合い口8を閉じたピストンリング1を、圧入部材42で測定用リングゲージ41に挿入する工程である。この工程を行う挿入機構40は、圧入部材42と、測定用リングゲージ41と、ベース部材45(図2参照)と、それらの駆動装置43,46とで行うことができる。
(Insertion process, insertion mechanism)
As shown in FIG. 5, the insertion step is a step of inserting the
先ず、図5(A)に示すように、測定用リングゲージ41から離れて配置されている圧入部材42とベース部材45のうち、ベース部材の駆動装置46(図2参照)を作動させて、ベース部材45を測定用リングゲージ41の下面41aに接触するまで移動させる。ベース部材45には、表面粗さ計用の切り込み部49が設けられている。この切り込み部49は、表面粗さ計51がその位置で表面粗さ測定が可能なように設けたものであり、図7に示す表面粗さ計51の移動長さよりも大きい寸法の切り込みを設けた部材である。
First, as shown in FIG. 5 (A), the base member drive device 46 (see FIG. 2) of the press-fitting
それと前後して、図5(B)に示すように、上記した搬送工程でピストンリング1を搬送して、ピストンリング1を測定用リングゲージ41の真上に移動する。なお、測定用リングゲージ41の下面41aにベース部材45を接触させるタイミングと、測定用リングゲージ41の真上にピストンリング1を移動させるタイミングは、いずれが先でもよいし、同時でもよい。通常は、ピストンリング1を測定用リングゲージ41の真上に移動させ、その後に、ベース部材45を上昇させて測定用リングゲージ41に接触させ、その後に、圧入部材42でピストンリング1を押し込む、という手順で行われる。いずれにしても、圧入部材42を上方から押し下げるまでに、ベース部材45の移動とピストンリング1の移動とが終わっていればよい。
Before and after that, as shown in FIG. 5B, the
次いで、図5(C)に示すように、圧入部材42の駆動装置43を作動させて、圧入部材42を上方から押し下げ、ピストンリング1を測定用リングゲージ41内に押し込む。この動作により、ピストンリング1が測定用リングゲージ41内に挿入され、さらにベース部材45に当たるまで押し込まれる。このときの圧入部材42の圧力は、ピストンリング1の種類等に応じて一定であればよく、特に限定されないが、例えば、2kg/cm2以上、20kg/cm2以下の範囲内とすることができる。また、圧入部材42の押し込み時の速度も特に限定されないが、数mm/秒以上、十数mm又は二十数mm/秒以下の範囲内とすることができる。
Next, as shown in FIG. 5C, the driving
その後、駆動装置43で圧入部材42を上昇させる。圧入部材42の上昇によりピストンリング1に加わる圧力が解放され、例えば図8、図11(A)又は図12(A)に示すように、ピストンリング1のねじれ状態が再現される。この状態で、後述する表面形状測定が行われる。
Thereafter, the press-fitting
その後、ベース部材45が下降する(図示しない)。ベース部材45は、測定用リングゲージ41へのピストンリング1の挿入時に、ピストンリング1の下面4と測定用リングゲージ41の下面41aとを同一平面に揃えるための表面47を備えている。その表面47の平坦性は、高精度である必要がある。例えば、平面研削や研磨を施し、JIS B 0601(1994)の最大高さRyが好ましくは6.3S以下程度、より好ましくは1.6S以下程度の高い平面性や平坦性を有することが、後述する表面粗さ計51での測定精度を高めることができる点で望ましい。また、そうした精度の高いベース部材45は、ロックウェル硬度(HRC:先端半径0.2mmで先端角120°のダイヤモンド円錐を使い、150kgfの力をかける)が40以上の焼入鋼(例えば、SKD61材)等の材質で作製された耐摩耗性に優れたものを好ましく適用できる。
Thereafter, the
なお、測定用リングゲージ41を装着するベース部材45が周方向に回転できるように、装着部材48に回転機構を設けてもよい。なお、ベース部材45を回転可能にするためには、装着部材48にベアリング等を埋め込めば容易に実現できる。ベース部材45を回転可能にすることにより、ピストンリング1を挿入した測定用リングゲージ41も回転するので、後述する表面粗さ計51で測定する測定部位を、一箇所ではなく、ピストンリング1の周方向の複数箇所で行うことができる。例えば、図3に示すように、通常は、搬送部材31の180°反対側の位置を表面粗さ計51で測定するが、それ以外の箇所も測定することができる。
The mounting
こうすることにより、測定用リングゲージ41に挿入したピストンリング1の下面4と測定用リングゲージ41の下面41aとを、ベース部材45の表面47を基準面として設置でき、ピストンリング1の下面4と測定用リングゲージ41の下面41aとの連続的な表面形状測定を精度よく実現でき、ピストンリング1の下面4の形状を高精度で測定できる。
Thus, the
(表面形状測定工程、表面形状測定機構)
表面形状測定工程は、図6〜図8に示すように、測定用リングゲージ41内に挿入したピストンリング1の下面4と、測定用リングゲージ41の下面41aとを連続的に表面形状測定する工程である。この工程を行う表面形状測定機構50は、表面形状測定装置51を備え、測定用リングゲージ41内に挿入したピストンリング1の下面4の形状と測定用リングゲージ41の下面41aの形状とを連続的に測定する。
(Surface shape measurement process, surface shape measurement mechanism)
In the surface shape measurement step, as shown in FIGS. 6 to 8, the surface shape of the
表面形状測定装置51は、接触式又は非接触式の表面粗さ計51を測定装置として用いることが好ましい。接触式又は非接触式の表面粗さ計51は、ピストンリング1の下面4と測定用リングゲージ41の下面41aの連続測定を容易かつ精度よく行うことができる。
The surface
図8は、表面粗さ計51の測定子511の動作を示す説明図である。表面粗さ計51の先端に設けられた測定子511は、測定時に、所定の初期位置に移動し、その位置で上方に移動して測定開始状態になる。所定の初期位置とは、図8に示すように、ピストンリング1の内周面5からさらにリング中心側に入った位置を挙げることができるが、必ずしもこうした位置に特定されない。その後、図8中の矢印方向に測定子511が移動して測定を開始する。測定が開始した測定子511は、ピストンリング1の下面4と、測定用リングゲージ41の下面41aとをなぞるように矢印方向に移動する。ピストンリング1の下面4と測定用リングゲージ41の下面41aへの測定子511の押し付け圧力は、測定用リングゲージ41に挿入されたピストンリング1を押し上げない程度の圧力である必要があり、例えば、1g/cm2以上、30g/cm2以下程度の範囲内とすることができる。また、測定子511の矢印方向への移動速度は、例えば、1mm/秒以上、100mm/秒以下の範囲内で任意に設定することができる。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the operation of the
こうした連続測定により、ピストンリング1の下面4の形状の表面粗さと、測定用リングゲージ41の下面41aの形状の表面粗さとが測定され、その表面粗さデータが、ピストンリング1のねじれの程度(例えばねじれ角θ)を評価する基礎データとなる。
By such continuous measurement, the surface roughness of the shape of the
表面粗さ計51は、以下のように動作する。
The
先ず、図7(A)に示すように、測定前の待機状態では、表面粗さ計51は、図2に示すX方向駆動装置62と図示しないY方向駆動装置とにより所定の位置に移動されている。表面粗さ計51の測定子511は、測定用リングゲージ41の外周縁に近い位置にある。この待機状態での位置は、初期段階の表面粗さ計51の位置又は直前の測定が終わった直後の位置である。このとき、測定子511は、測定開始位置にはなく、しかも測定用リングゲージ41の下面41aから離れている。その測定子511の位置設定は、支点53でテコのように動作する補助部材55を、支点53を間にして反対側に設けられたシリンダ60の先端601が上方に押し上げることにより行っている。
First, as shown in FIG. 7A, in the standby state before measurement, the
次に、図7(B)に示すように、表面粗さ計51を所定の測定位置にまで移動させる。この移動は、図2に示すX方向駆動装置62により、表面粗さ計51をX1方向に移動して行う。このときも、測定子511は、測定用リングゲージ41の下面41aから離れたままである。
Next, as shown in FIG. 7B, the
次に、図7(C)に示すように、図7(C)の位置でシリンダ60を作動させて先端601を下げ、シリンダ60側の補助部材55を下方に押し下げる、こうしたシリンダ60の動作により、支点53を間にして反対側に設けられた測定子511が上方に押し上がって、測定開始位置にセットされる。
Next, as shown in FIG. 7C, the
次に、図7(D)に示すように、図7(C)の測定子511の位置で、図2に示すX方向駆動装置62により表面粗さ計51をX2方向に移動させ(図8参照)、その移動の間に表面粗さ測定を行う。
Next, as shown in FIG. 7D, the
この表面粗さ計51において、位置調整部材54は、補助部材55のY方向の位置を調整できる部材であり、シリンダ60の先端601が当たって補助部材55の傾斜度や水平度を調整する部材である。補助部材55は、その中央付近に設けられた支点53を中心にしてテコのように動き、測定子511で測定した表面粗さデータを、Y方向デジタルゲージ57に敏感に反映させるための部材である。微調整部材56は、補助部材55をY1方向に引き上げる力が常時かかっている部材である。バランス調整部材59は、補助部材55をY2方向に押し下げる力が常時かかっている部材である。この微調整部材56とバランス調整部材59とで、表面粗さ計51の微調整が行われる。なお、シリンダ60は、エアーシリンダーでも油圧シリンダでもよい。
In the
この表面粗さ計51で測定した表面粗さデータは、X方向デジタルゲージ57とY方向デジタルゲージ58とで、サブミクロン単位で精度よく測定される。
The surface roughness data measured by the
(算出工程)
算出工程は、表面形状測定工程で得た表面形状のデータ(表面粗さデータ)を計算して、ピストンリング1のねじれの程度を算出する工程である。ねじれの程度としては、通常、ねじれ角θを算出するが、それ以外の量、例えば2点以上の測定点による測定点の変位差等でねじれの程度を評価してもよい。なお、ねじれ角θは、ピストンリング1の上面2と下面4とから加わる圧力が解放されたときのねじれの角度であり、ピストンリング1の下面のうち最下点に接触する測定ラインLと、ピストンリング1の下面4との角度である。このねじれ角θは、ピストンリング1の仕様によって異なるが、通常、0°超、5°以下の範囲内の任意の幅が品質仕様として設定されている。なお、0°超とは、1分以上と言い換えてもよい。
(Calculation process)
The calculation step is a step of calculating the degree of twist of the
ねじれ角θの算出は、先ず、予め異なるねじれ角θを持つ複数のピストンリング1を準備する。次いで、そのねじれ角θと、そのピストンリング1を上記した表面粗さ計51で得られた表面粗さデータとを対比し、表面粗さデータとねじれ角θとの関係を示す関係式を作る。具体的には、例えば、X方向デジタルゲージ58で測定したX値と、Y方向デジタルゲージ57で測定したY値とを最小二乗法で直線に換算し、交差の角度から算出することができる。
To calculate the twist angle θ, first, a plurality of
得られた関係式を基準にして、測定した表面粗さデータから、ねじれ角θを算出し、そのねじれ角θを基にして、得られたピストンリング1の品質管理を行うことができる。なお、表面粗さデータとねじれ角θとの関係を把握していれば、ねじれ角θで管理しなくてもよく、表面粗さデータの範囲を規定して管理してもよい。また、表面粗さデータからねじれ角θへの算出は、全数行ってもよいし、任意のスパンで行ってもよい。
Based on the obtained relational expression, the twist angle θ is calculated from the measured surface roughness data, and the quality control of the obtained
その算出は、演算装置(図示しない)で行い、その結果は、記憶装置や記録装置で保存するとともに、必要に応じて表示装置にも表示してモニタリングしたり、印刷装置によってプリントアウトすることが好ましい。 The calculation is performed by an arithmetic device (not shown), and the result is stored in a storage device or a recording device, displayed on a display device as needed, and monitored, or printed out by a printing device. preferable.
(排出工程、排出機構)
排出工程は、図9に示すように、圧入部材42を移動して、測定後のピストンリング1を測定用リングゲージ41から排出する工程である。この工程を行う排出機構80は、圧入部材42と、ベース部材45と、受け部材81とで行うことができる。
(Discharge process, discharge mechanism)
As shown in FIG. 9, the discharging step is a step of moving the press-fitting
先ず、図9(A)に示すように、駆動装置46(図2参照)を作動させてベース部材45を測定用リングゲージ41の下方位置まで移動させる(図9(B)参照)。その移動量は、図5(A)に示すように、ベース部材45を上昇させる前の所期の位置まで戻すことが好ましい。
First, as shown in FIG. 9A, the drive device 46 (see FIG. 2) is operated to move the
次いで、図9(B)(C)に示すように、駆動装置43(図2参照)を作動させて圧入部材42を上方から押し下げ、測定用リングゲージ41に装着されているピストンリング1に押し当てて、ピストンリング1が測定用リングゲージ41から下方に落下するまで押し込む。落下したピストンリング1は、予め配置された受け部材81が受け止める。その受け部材81は、駆動装置(図示しない)の作動により、後述する整列機構90を構成するガイド部材91に送られる。圧入部材42の押し下げ量(押し下げストローク)は、ピストンリング1が測定用リングゲージ41から落下するまでの量であることが好ましい。具体的には、測定用リングゲージ41の下面41aからはみ出す程度に、その下面41aよりも下側に圧入部材42の表面44が位置するまで押し下げることが好ましい。
Next, as shown in FIGS. 9B and 9C, the driving device 43 (see FIG. 2) is operated to push down the press-fitting
受け部材81は、測定用リングゲージ41から落下したピストンリング1を受け止めることができるものであれば、その形状や形態は特に限定されない。その形状の例としては、平板状の受け板であってもよいし、合い口8以外のリング部を引っかけることができる棒状部材であってもよいし、レール状又は格子状の部材であってもよい。また、図9に示す形態では、受け部材81が右方向から出入りしているが、受け部材81の位置は特に限定されず、手前側でも奥側でも構わない。
The shape and form of the receiving
(整列工程、整列機構)
整列工程は、図10に示すように、排出工程の後、排出されたピストンリング1の合い口8の向きを揃える工程である。この整列工程で合い口8の向きが揃えられたピストンリング1は、次工程に容易に供給することができる。
(Alignment process, alignment mechanism)
As shown in FIG. 10, the alignment step is a step of aligning the direction of the joint 8 of the discharged
図10は、ガイド部材91を用いて行う整列機構90の説明図である。ガイド部材91は、棒状の芯材であり、周方向一部が長手方向に延びるテーパー部92を備えている。テーパー部92は、稜線状の頂部を挟んだ両側に2つの平面を有する形態であり、ピストンリング1は、その頂部93の左右の平面に合い口8の両端が載るようにして整列する。こうしたガイド部材91は、丸棒を加工してテーパー部92を設けたものであるが、図10に示す形態に限定されず、整列させることができるものであれば、各種の形態を採用できる。
FIG. 10 is an explanatory diagram of the
以上説明した形状測定方法及び形状測定装置20によれば、使用時にねじれを生じるピストンリング1のねじれの程度を容易かつ安定して測定することができる。
According to the shape measuring method and the
すなわち、測定用リングゲージ41に挿入したピストンリング1は、内側欠損部6によるねじれ作用からシリンダ壁10に対して傾斜して当たる状態と同じ状態になるので、この状態でピストンリング1の形状を測定することにより、実使用状態での適正なねじれの程度を評価することができる。そして、上記各工程によれば、ピストンリング1を測定用リングゲージ41に挿入し、ピストンリング1の下面4と測定用リングゲージ41の下面41aとを連続的に表面形状測定することにより、常に基準物(測定用リングゲージ41)と対比して測定できるので、自動化又は半自動化を実現できる。その結果、測定の個人差がなくなり、測定時間の一定化及び短縮化を実現できるとともに、測定の繰り返し精度も一定になり、再現性が向上する。また、定期的な抜き取り検査、全数検査等を任意に選択でき、信頼性の高い形状測定を行うことができる。また、得られた結果を集計することにより、信頼性の高い統計処理も実現することができる。
That is, the
1 ピストンリング
2 外周摺動面
3 上面
4 下面
5 内周面
6 内側欠損部
8 合い口
10 シリンダ壁
11 ピストン
12 ピストンリング溝
13 ピストンリング溝下面
16 測定用リングゲージ
17 測定用定盤
18 針触式表面粗さ計
19 ベース部材
19a ベース部材表面
θ ねじれ角
L 測定ライン
20 形状測定装置
30 搬送機構(搬送装置)
31 搬送部材
31a 先端
32 ガイド部材
32a テーパー部
32b ストレート部
33 搬送台
40 挿入機構(挿入装置)
41 測定用リングゲージ
41a 測定用リングゲージの下面
41b 測定用リングゲージの内面
41c 測定用リングゲージの上面
411 テーパー面
412 挿入装着面
42 圧入部材
43 圧入部材の駆動装置
44 圧入部材の表面
45 ベース部材
46 ベース部材の駆動装置
47 ベース部材の表面
48 装着部材
49 切り込み部
50 表面形状測定機構(表面形状測定装置)
51 接触式表面粗さ計等
511 測定子
53 支点
54 位置調整部材
55 補助部材
56 微調整部材
57 Y方向デジタルゲージ
58 X方向デジタルゲージ
59 バランス調整部材
60 シリンダ
601 シリンダの先端
62 X方向駆動装置
80 排出機構(排出装置)
81 受け部材
90 整列機構(整列装置)
91 ガイド部材
92 テーパー部
93 頂部
DESCRIPTION OF
31 Conveying
41
51 Contact Surface Roughness Meter, etc. 511
81 receiving
91
Claims (6)
ガイド部材で合い口を徐々に閉じながら前記ピストンリングを測定用リングゲージの上方まで搬送する搬送工程と、
合い口を閉じた前記ピストンリングを圧入部材で前記測定用リングゲージに挿入する挿入工程と、
前記測定用リングゲージ内に挿入した前記ピストンリングの下面と前記測定用リングゲージの下面とを連続的に表面形状測定する表面形状測定工程と、
前記圧入部材を移動して測定後の前記ピストンリングを前記測定用リングゲージから排出する排出工程と、を有することを特徴とするピストンリングの形状測定方法。 Measures the degree of torsion of the piston ring that consists of an outer peripheral sliding surface, an upper surface, a lower surface, and an inner peripheral surface, and has an inner chip that has been machined at the inner end of the upper surface, and becomes circular when the abutment is closed A shape measuring method for
A conveying step of conveying the piston ring to above the measuring ring gauge while gradually closing the joint with the guide member;
An insertion step of inserting the piston ring with the abutment closed into the measurement ring gauge with a press-fitting member;
A surface shape measuring step for continuously measuring the surface shape of the lower surface of the piston ring inserted into the measuring ring gauge and the lower surface of the measuring ring gauge;
And a discharging step of discharging the measured piston ring from the measurement ring gauge by moving the press-fitting member.
ガイド部材と搬送部材とを備え、合い口を徐々に閉じながら前記ピストンリングを測定用リングゲージの上方まで搬送する搬送機構と、
圧入部材及びベース部材を備え、合い口を閉じた前記ピストンリングを、前記ベース部材に当たるまで前記測定用リングゲージ内に挿入する挿入機構と、
表面形状測定装置を備え、前記測定用リングゲージ内に挿入した前記ピストンリングの下面と前記測定用リングゲージの下面とを連続的に表面形状測定する表面形状測定機構と、
前記圧入部材を移動して、測定後の前記ピストンリングを前記測定用リングゲージから排出する排出機構と、を有することを特徴とするピストンリングの形状測定装置。 Measures the degree of torsion of the piston ring that consists of an outer peripheral sliding surface, an upper surface, a lower surface, and an inner peripheral surface, and has an inner chip that has been machined at the inner end of the upper surface, and becomes circular when the abutment is closed A shape measuring device
A conveyance mechanism that includes a guide member and a conveyance member, and conveys the piston ring to above the measurement ring gauge while gradually closing the joint;
An insertion mechanism that includes a press-fitting member and a base member, and that inserts the piston ring having a closed joint into the measurement ring gauge until it hits the base member;
A surface shape measuring mechanism comprising a surface shape measuring device and continuously measuring the surface shape of the lower surface of the piston ring inserted into the measuring ring gauge and the lower surface of the measuring ring gauge;
An apparatus for measuring the shape of a piston ring, comprising: a discharge mechanism that moves the press-fitting member and discharges the piston ring after measurement from the ring gauge for measurement.
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