JPH1183414A - Ｒ溝測定用の測定子、及びクランクシャフトのｒ溝測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ワークの外周面、特にはクランクシャフトの
ピン部又はジャーナル部に加工されたＲ溝の測定の精度
向上や測定時間短縮等の性能向上を図る。 【解決手段】 ワークの外周面（クランクシャフトのピ
ン部６１又はジャーナル部６２の円筒面）のＲ溝６３に
直交する方向の軸心を中心に回転する前記ワークのＲ溝
６３の面に当接され、かつ、ワークの回転に伴ってＲ溝
６３に追従するように軸心に垂直方向に移動自在に設け
られ、この移動量に基づいてＲ溝６３の変位量を測定す
るＲ溝測定用の測定子は、移動の方向の前端部に設けら
れ、移動方向に直交し、この移動方向と軸心方向とに直
交する長手方向に細長い前面３２ｂと、軸心方向に移動
自在に前面３２ｂに接して設けられ、ワークの回転に伴
ってＲ溝６３の面から離脱しないような長手方向の長
さ、及びＲ溝６３のＲ寸法よりも小さい半径を有する細
長い円柱状のピン８１と、前端部の長手方向の両端部に
取り付けられ、ピン８１の両端部を前記軸心方向に移動
自在に保持するホルダとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワーク（例えばク
ランクシャフト）の外周面に機械加工されたＲ溝の偏心
量、真円度又は直径等を精度良く測定できるＲ溝測定用
の測定子、及びクランクシャフトのＲ溝測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関に用いられるクランクシ
ャフトは、機械加工された後に各寸法が許容範囲以内に
入っているかをチェックするために、必要な測定項目を
各項目毎の専用測定装置により測定している。このよう
な測定項目の内、クランクシャフトのピン部又はジャー
ナル部の真円度又は直径を測定する専用測定装置に関し
ては、従来から様々な技術が提案されている。

【０００３】例えば、実開平６−５３９１３号公報で
は、回転するワーク（例えば、クランクシャフト等）の
所定の測定位置における加工された軸の外周面に電気マ
イクロメータの測定子を当接させてこの軸の直径方向の
変位量をワークが１°回転する毎に測定し、測定したデ
ータに基づいて半円法によって軸の真円度を算出し、ワ
ークの良否を検査する自動真円度検査装置が開示されて
いる。

【０００４】また、実開昭５５−６８２５号公報には、
測定すべきクランクシャフトの両端を回転自在に支持す
る支持台と、これら支持台の少なくとも一方に設けら
れ、上記クランクシャフトの回転角度を測定するエンコ
ーダと、上記クランクシャフトの長手方向及び接離方向
に移動でき、かつ移動量をマグネスケールなどの測定手
段により測定可能な測定台と、この測定台上に設けら
れ、クランクシャフトの測定部に当接自在な基準円板
と、上記測定部の上方及び基準円板の反対側において測
定部へ当接し、測定部の寸法を測定する複数個の測定具
とを具備してなるクランクシャフト測定装置が開示され
ている。この測定装置によって、クランクシャフトの曲
がり（ここでは、ジャーナル部の振れ）、ジャーナル部
とピン部との各軸間距離のピン半ストローク、各ピン部
の基準ピンに対するピン位相、各ピン部及び各ジャーナ
ル部の径、及びその真円度を測定している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方、図１１に示すよ
うに、クランクシャフトＡの中には、ピン部６１又はジ
ャーナル部６２にＲ溝６３を有するものがある。図１２
はこのＲ溝部の詳細図を示しており、同図においてピン
部６１又はジャーナル部６２の円筒面６４の左右端面近
傍にＲ溝６３が加工されている。このＲ溝６３を有する
ものに対しては、ピン部６１又はジャーナル部６２の直
径、真円度又は真直度等の測定と同様に、このＲ溝６３
の偏心量、真円度又は直径等を精度良く、しかも短時間
で測定することが要求されている。

【０００６】しかしながら、上記の実開平６−５３９１
３号公報及び実開昭５５−６８２５号公報には、このＲ
溝６３の偏心量、真円度又は直径等を測定する技術が開
示されていない。また、これらの公報に開示されている
ような、ピン部６１又はジャーナル部６２の円筒面６４
の真円度又は直径等を測定する専用測定装置を流用する
ことによって、このＲ溝６３の真円度や直径等を測定す
る場合もあるが、Ｒ溝６３が端面近傍に加工されてお
り、かつ、そのＲ寸法が小さいので、特殊な専用の測定
子を使用しなければならない。このために、測定子の交
換作業を必要とし、段取時間がかかるという問題が生じ
ている。さらに、Ｒ溝６３の複数の測定項目に対応し
て、それぞれ個別に、例えば特殊マイクロメータ等を使
用して手作業により測定したり、あるいは上記従来のよ
うな他の専用測定装置を流用したりしなければならない
ので、これらの段取作業に非常に多くの時間がかかって
いる。この結果、全項目の測定に非常に多くの時間がか
かり、測定作業の能率が良くないと言う問題がある。

【０００７】また、Ｒ溝６３の機械加工時の誤差（加工
精度のばらつき等）や、測定時のクランクシャフトＡの
固定位置のずれ（例えば、端面のセンタ穴にセンタを挿
入して固定する場合のセンタ穴深さのばらつきによるず
れ）等が通常発生するので、Ｒ溝６３の軸心方向、すな
わちクランクシャフトＡの長手方向の位置ずれが生じ
る。この位置ずれに対応せずに従来のようなＲ溝６３の
底面の輪郭測定が行われた場合には、測定結果の精度が
良くないので、この軸心方向の位置ずれを吸収して精度
良く測定することが非常に重要な課題となっている。

【０００８】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、ワークの外周面、特にはクランクシャフ
トのピン部又はジャーナル部に加工されたＲ溝の測定の
精度向上や測定時間短縮等の性能向上が図れるＲ溝測定
用の測定子、及びクランクシャフトのＲ溝測定装置を提
供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、測定対
象のワークの外周面に加工されたＲ溝６３に直交する方
向の軸心を中心に回転する前記ワークの前記Ｒ溝６３の
面に当接され、かつ、このワークの回転に伴ってこのＲ
溝６３の面に追従するように前記軸心に直交する方向に
移動自在に設けられ、前記回転に伴うこの移動の方向の
移動量に基づいてこの回転の軸心に直交する方向の前記
Ｒ溝６３の変位量を測定するＲ溝測定用の測定子におい
て、前記移動の方向の前端部に設けられ、この移動方向
に直交し、この移動方向と前記回転の軸心方向とに直交
する長手方向に細長い前面３２ｂと、この前面３２ｂの
長手方向に沿い、かつ、前記回転の軸心方向に移動自在
に前記前面３２ｂに接して設けられ、前記ワークの回転
に伴って前記Ｒ溝６３の面から離脱しないような前記長
手方向の長さ、及び前記Ｒ溝６３のＲ寸法よりも小さい
半径を有する細長い円柱状のピン８１と、前記前端部の
長手方向の両端部に取り付けられ、前記ピン８１の両端
部を前記回転の軸心方向に移動自在に保持するホルダ８
２，８３とを備えた構成としている。

【００１０】請求項１に記載の発明によると、測定子の
前面は、その移動方向に直交しており、またこの移動方
向とワークの回転の軸心方向とに直交する長手方向に細
長く形成されている。さらに、この前面には、前記長手
方向に細長い円柱状のピンがこの長手方向に沿い、か
つ、この前面に接触するように設けられている。このピ
ンは、ワークの回転に伴ってワーク外周面のＲ溝の面か
ら離脱しないような前記長手方向の長さ、及びこのＲ溝
のＲ寸法よりも小さい半径を有している。このとき、こ
のピンは、ワークの回転に伴ってＲ溝の面に当接するよ
うに回転の軸心方向に直交する方向に測定子の前面を介
して追従駆動されているので、ワークの外周形状が非円
形で、Ｒ溝の面とこのピンとの当接位置が前記回転の軸
心から前記長手方向にずれたときでも、このずれが吸収
される。そして、半径がＲ溝のＲ寸法よりも小さい前記
ピンは、常時Ｒ溝の真の底面（つまり最も深い面）に当
接する。さらに、このピンは前記回転の軸心方向にも移
動自在となっているので、Ｒ溝の位置がこの軸心方向に
ずれているときでも、このずれを吸収して常時Ｒ溝の真
の底面に当接する。この結果、Ｒ溝の輪郭測定を精度良
く行うことできる。また、これにより、Ｒ溝の各測定項
目毎に専用の測定子を交換しなくても、ワーク外周面の
Ｒ溝の全輪郭測定を共通の測定子で測定することが可能
となるので、１回の段取換えにより全項目を測定でき
る。したがって、Ｒ溝の輪郭測定に関して、測定時間の
短縮化及び測定精度の向上等の性能向上が図れる。

【００１１】請求項２に記載の発明は、クランクシャフ
トＡのワークの両端面に設けられたセンタ穴にセンタ１
２ａ，１３ａを挿入して回転自在に支持する支持ユニッ
ト１０と、支持ユニット１０に支持されたワークをセン
タ１２ａ，１３ａの軸心を中心に回転させる回転駆動手
段１４と、このワークの回転角度を検出する回転角度セ
ンサ１５と、ワークの回転の軸心方向に対して垂直に移
動自在な測定子３２を有し、回転駆動手段１４によるワ
ークの回転に伴って、前記ワークのピン部６１又はジャ
ーナル部６２の円筒面に加工されたＲ溝６３の面にこの
測定子３２の前端部を当接させながら追従駆動して動作
し、前記回転の軸心方向に直交する方向の変位量を測定
する輪郭測定ユニット３０と、前記回転角度センサ１５
が検出したワークの回転角度、及びこの輪郭測定ユニッ
ト３０が測定した前記変位量を入力し、所定の回転角度
毎の変位量に基づいてＲ溝６３の輪郭を演算により求め
る制御器５０とを備えたクランクシャフトのＲ溝測定装
置において、前記輪郭測定ユニット３０の測定子３２
は、前記移動の方向の前端部に設けられ、この移動方向
に直交し、この移動方向と前記回転の軸心方向とに直交
する長手方向に細長い前面３２ｂと、この前面３２ｂの
長手方向に沿い、かつ、前記回転の軸心方向に移動自在
に前記前面３２ｂに接して設けられ、前記ワークの回転
に伴って前記Ｒ溝６３の面から離脱しないような前記長
手方向の長さ、及び前記Ｒ溝６３のＲ寸法よりも小さい
半径を有する細長い円柱状のピン８１と、前記前端部の
長手方向の両端部に取り付けられ、前記ピン８１の両端
部を前記回転の軸心方向に移動自在に保持するホルダ８
２，８３とを備えた構成としている。

【００１２】請求項２に記載の発明によると、測定子の
前面は、その移動方向に直交しており、またこの移動方
向とクランクシャフトの回転の軸心方向とに直交する長
手方向に細長く形成されている。さらに、この前面に
は、前記長手方向に細長い円柱状のピンがこの長手方向
に沿い、かつ、この前面に接触するように設けられてい
る。このピンは、クランクシャフトの回転に伴ってクラ
ンクシャフトのピン部又はジャーナル部に設けられたＲ
溝の面から離脱しないような前記長手方向の長さ、及び
このＲ溝のＲ寸法よりも小さい半径を有している。一
方、クランクシャフトの両端面のセンタ穴深さのばらつ
きにより、又はＲ溝の機械加工時の誤差等により、ピン
部又はジャーナル部のＲ溝の位置が所定位置よりも軸心
方向にずれている場合がある。このとき、前記測定子の
ピンは、クランクシャフトの回転に伴ってＲ溝の面に当
接するように回転の軸心方向に直交する方向に測定子の
前面を介して追従駆動されているので、Ｒ溝の面とこの
ピンとの当接位置が前記回転の軸心から前記長手方向に
ずれたときでも、このずれが吸収される。そして、半径
がＲ溝のＲ寸法よりも小さい前記ピンは、常時Ｒ溝の真
の底面に当接する。さらに、このピンは前記回転の軸心
方向にも移動自在となっているので、Ｒ溝の位置がこの
軸心方向にずれているときでも、このずれも吸収して常
時Ｒ溝の真の底面に当接する。この結果、Ｒ溝の輪郭測
定を精度良く行うことできる。また、これにより、Ｒ溝
の各測定項目毎に専用の測定子を交換しなくても、クラ
ンクシャフトのピン部及びジャーナル部のＲ溝の全輪郭
測定を共通の測定子で測定することが可能となるので、
１回の段取換えにより全項目を測定できる。したがっ
て、クランクシャフトのＲ溝の輪郭測定に関して、測定
時間の短縮化及び測定精度の向上等の性能向上を図るこ
とができる。

【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
記載のクランクシャフトのＲ溝測定装置において、前記
輪郭測定ユニット３０は、前記測定子３２を前記回転の
軸心方向に直交する方向に前進又は後退させる測定子駆
動手段３６を備えた構成としている。

【００１４】請求項３に記載の発明によると、輪郭測定
ユニットは測定子を前記回転の軸心方向に直交する方向
に前進又は後退させる測定子駆動手段を有しているの
で、測定子をこの軸心方向に移動させて測定位置を変更
する前に後退させ、測定位置変更後に再び前進させてＲ
溝の輪郭測定を行うようにする。これにより、測定子を
軸心方向に移動させるときに、測定子がワーク（例え
ば、クランクシャフト）に干渉するのが確実に防止され
る。したがって、異なる種類の複数のワークに対して
も、段取換えをしなくても、ワークとの干渉が発生する
こと無く、確実に精度良くＲ溝の輪郭測定を行うことが
できる。

【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項１又は２
記載のクランクシャフトのＲ溝測定装置において、前記
輪郭測定ユニット３０の測定子３２の追従駆動は、バラ
ンスウェート３５の押しつけ力により行ってもよい。

【００１６】請求項４に記載の発明によると、測定子を
バランスウェートの荷重によってワークの測定対象の外
周面（ここでは、Ｒ溝の底面）に押しつけることができ
る。したがって、簡単な機構で、かつ、確実に測定子の
追従駆動が可能となり、よってＲ溝の輪郭測定が精度良
く行われる。

【００１７】請求項５に記載の発明は、請求項１又は２
記載のクランクシャフトのＲ溝測定装置において、前記
輪郭測定ユニット３０の測定子３２の追従駆動は、空圧
のバランスシリンダ７６の押しつけ力により行ってもよ
い。

【００１８】請求項５に記載の発明によると、測定子を
空圧のバランスシリンダによって所定圧でワークの測定
対象の外周面（ここでは、Ｒ溝の底面）に押しつけるこ
とができる。したがって、簡単な機構で、かつ、確実に
測定子の追従駆動が可能となり、よってＲ溝の輪郭測定
が精度良く行われる。

【００１９】請求項６に記載の発明は、請求項２記載の
クランクシャフトのＲ溝測定装置において、前記制御器
５０は、Ｒ溝６３の輪郭として、少なくとも、ピン部６
１又はジャーナル部６２のＲ溝６３の底面の平均直径、
真円度、真直度、あるいは、ピン部６１のＲ溝６３のピ
ン1/2 ストローク、偏心量、位相角度等のいずれかを求
めるようにしている。

【００２０】請求項６に記載の発明によると、請求項２
に記載のように、測定子の前面に設けられた細長い円柱
状のピンの作用によって、クランクシャフトのピン部又
はジャーナル部のＲ溝底面の回転軸心方向に直交する方
向の変位量が精度良く測定される。したがって、Ｒ溝の
輪郭として、少なくとも、ピン部又はジャーナル部のＲ
溝の底面の平均直径、真円度、真直度、あるいは、ピン
部のＲ溝のピン1/2 ストローク、偏心量、位相角度等の
いずれかを精度良く求めることが可能となる。この結
果、Ｒ溝の輪郭測定の精度向上及び測定時間短縮化が図
れる。

【００２１】請求項７に記載の発明は、請求項１又は２
記載のクランクシャフトのＲ溝測定装置において、測定
結果を記憶する記憶装置５８と、測定結果を表示する表
示器５７と、測定結果をプリントアウトするプリンタ５
９との内、少なくともいずれか１つを付設すると共に、
前記制御器５０は、前記求めた各測定データが予め設定
された許容範囲内か否かを判断し、この測定データ及び
判断結果等の測定結果を、前記記憶装置５８に記憶し、
又は前記表示器５７に表示し、又は前記プリンタ５９に
出力するようにしている。

【００２２】請求項７に記載の発明によると、測定デー
タが予め設定された許容範囲内か否か判断され、この測
定データ及び判断結果の測定結果が記憶装置に記憶され
て保存される。これによって、この測定結果に基づくデ
ータ解析が可能となり、解析結果を用いてメンテナンス
管理、次ワークの加工条件の向上、及び故障診断等を行
うことができるようになる。また、上記測定結果を表示
器に表示することにより、あるいはプリントアウトする
ことにより、作業者が結果を容易に知ることができ、作
業者によるデータ解析が可能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に好適な実施形態の
一例を図面を参照して説明する。図１及び図２は、本発
明に係わるクランクシャフトのＲ溝測定装置の側面図及
び平面図をそれぞれ示しており、同図に基づいて全体構
成を説明する。ベース１は本測定装置の各部材が載置さ
れ、かつ固定される基台を成しており、本実施形態にお
いては、上面が滑らかに研磨された石からなる定盤で構
成されている。ベース１の上面前部には、クランクシャ
フトを長手方向（つまり、軸心方向）の両端側からクラ
ンプして支持する支持ユニット１０が載置されている。
この支持ユニット１０は、ベース１の上面前部の左右の
いずれか一側（図示では右側）に固定された回転ストッ
ク１１と、他側にこの回転ストック１１に対向して図示
で左右方向に移動自在に配設されたテールストック１３
とを備えている。この回転ストック１１のテールストッ
ク１３と対向する面には円テーブル１２が回転自在に設
けられており、円テーブル１２の回転中心には、テール
ストック１３の方に突出し、かつ、その軸心が前記回転
中心と一致したセンタ１２ａが設けられている。また、
テールストック１３の回転ストック１１と対向する面に
は、同じくその軸心が前記回転中心と略一致するように
センタ１３ａが回転自在に設けられている。さらに、回
転ストック１１には例えばパルスモータからなる回転駆
動手段１４が配設されており、この回転駆動手段１４の
出力回転軸は図示しない動力伝達手段（例えば、ギア列
等）を介して前記円テーブル１２の回転軸に連結されて
いる。また、この円テーブル１２の回転軸には例えばエ
ンコーダからなる回転角度センサ１５が取り付けられて
おり、回転角度センサ１５により円テーブル１２の回転
角度、すなわちクランクシャフトの回転角度が検出され
る。

【００２４】なお、回転ストック１１とテールストック
１３との間のベース１の表面には、両者を結ぶ直線に沿
ってＴ溝１６が設けられており、このＴ溝１６の長手方
向に垂直な断面形状はベース１の表面近傍に両側面から
突出した突出部（図示せず）を有していて、この突出部
より下方のＴ溝１６の内部にはナット（図示せず）が設
けられている。そして、前記テールストック１３はＴ溝
１６に沿って移動自在に設けられていると共に、図示し
ないボルトとＴ溝１６の前記ナットによって前記突出部
を介して固定されるようになっている。

【００２５】また、ベース１の上面の後部には、図示し
ないガイドレールが円テーブル１２の前記回転中心線の
方向と平行に布設されており、このガイドレール上に水
平テーブル２０が移動自在に設けられている。この水平
テーブル２０の下部には図示しないボールネジが配設さ
れており、このボールネジのナット部材は水平テーブル
２０の下面に取着されており、またボールネジのネジは
前記ガイドレールと同一の方向に配設されていて、この
ネジの一端部に例えばパルスモータからなる水平テーブ
ル駆動手段２１の出力回転軸が連結されている。そし
て、この水平テーブル駆動手段２１の本体はベース１の
上面に取り付けられており、水平テーブル駆動手段２１
の回転によってこのボールネジを介して水平テーブル２
０は前記ガイドレールに沿って移動するようになってい
る。また、水平テーブル２０とベース１との間には、例
えばマグネスケール等のリニアセンサからなる第１位置
センサ２２が設けられており、この第１位置センサ２２
によって水平テーブル２０の移動位置が検出される。

【００２６】水平テーブル２０の上面には、クランクシ
ャフトのジャーナル部及びピン部の外周面に加工された
Ｒ溝の直径方向の変位量を測定する輪郭測定ユニット３
０が、クランクシャフトの軸心に直交する方向に移動自
在に配設されている。輪郭測定ユニット３０はこの軸心
に直交する方向に移動自在な輪郭測定テーブル３１を有
しており、この輪郭測定テーブル３１にはクランクシャ
フトへ向かって突出した測定子３２が取着されている。
測定子３２の先端部においては、平面視での前記軸心方
向の厚さは、前記ジャーナル部及びピン部のＲ溝の面に
当接可能なような所定寸法となっている。

【００２７】図３及び図４は輪郭測定ユニット３０の詳
細な側面図を示しており、以下同図に基づいて説明す
る。輪郭測定ユニット３０のフレーム３９は水平テーブ
ル２０の上面に取り付けられており、このフレーム３９
の上部には図示しないガイドレールが布設されていて、
このガイドレールによって前記輪郭測定テーブル３１が
移動自在に支持されている。前述のように、輪郭測定テ
ーブル３１はクランクシャフトＡの軸心に直交する方向
（図示で、左右方向）に移動自在となっている。そし
て、この輪郭測定テーブル３１とフレーム３９との間に
は、この輪郭測定テーブル３１の移動方向の位置を検出
する、例えばリニアセンサからなる第２位置センサ３８
が配設されている。

【００２８】フレーム３９の上部のクランクシャフトＡ
に近い端部には、ローラ３３ａがその回転軸を輪郭測定
テーブル３１の移動方向に対して垂直にして回動自在に
設けられており、また、フレーム３９の上部の前記ロー
ラ３３ａと反対側の端部には、ローラ３３ｂが同様にそ
の回転軸を輪郭測定テーブル３１の移動方向に垂直にし
て回動自在に設けられている。そして、ローラ３３ａに
面した輪郭測定テーブル３１の端部にはロープ３４の一
端側が取り付けられており、このロープ３４の他端側は
前記ローラ３３ａ及びローラ３３ｂを順次経由してバラ
ンスウェート３５に取り付けられている。このバランス
ウェート３５の荷重は、ロープ３４を介して輪郭測定テ
ーブル３１に作用することにより、この輪郭測定テーブ
ル３１を所定の力でクランクシャフトＡに向かって駆動
する。これにより、輪郭測定テーブル３１に取着された
測定子３２がクランクシャフトＡに当接した後は、この
測定子３２は前記所定の力でクランクシャフトＡの円筒
面又はＲ溝に当接するように追従駆動されるようになっ
ている。

【００２９】また、フレーム３９の下部には、例えばパ
ルスモータからなる測定子駆動手段３６が配設されてお
り、この測定子駆動手段３６の出力回転軸は、この移動
方向に平行にその軸心が設けられた図示しないボールネ
ジの端部に取り付けられている。このボールネジのナッ
ト部は、図示しないガイドレール上に移動自在に載置さ
れた爪部材３７に取着されている。この爪部材３７の前
進方向の端部、すなわちクランクシャフトＡに近い側の
端部には上方に突出した爪３７ａが設けられていて、こ
の爪３７ａに輪郭測定テーブル３１の前進方向の下端部
が掛かるようになっている。そして、測定子駆動手段３
６によって爪３７ａを前進又は後退させることにより、
輪郭測定テーブル３１は所定位置に移動することができ
る。

【００３０】ここで、図４に図示したように、爪部材３
７をクランクシャフトＡに向けて前進させると、爪部材
３７の爪３７ａの移動に伴って輪郭測定テーブル３１が
バランスウェート３５の押しつけ力によって前進し、位
置Ｂにおいて測定子３２の前端部３２ａがクランクシャ
フトＡに当接する。この後、さらに爪部材３７を前進さ
せると、測定子３２は前記押しつけ力によって当接した
ままで停止しているので、輪郭測定テーブル３１はこの
ときの位置を保持し、一方、爪部材３７は前進端位置Ｃ
まで前進することができるようになっている。また、爪
部材３７を後退させると、爪部材３７の爪３７ａが輪郭
測定テーブル３１の前端部に係合し、これによって輪郭
測定テーブル３１が後退するので測定子３２が後退す
る。

【００３１】また、前記測定子３２の前端部３２ａは、
測定子３２の移動方向の前端側、すなわちクランクシャ
フトＡに対向する側に、クランクシャフトＡの軸心方
向、及び測定子３２の移動方向に対して共に垂直な方向
に細長い直線状の前面３２ｂを備えており、この前面３
２ｂは測定子３２の移動方向に直交している。この前端
部３２ａは、前述のように、クランクシャフトＡの軸心
方向に所定寸法以下の厚さを有している。さらに、前面
３２ｂには、細長い円柱状のピン８１が、この前面３２
ｂの長手方向に沿い、かつ、クランクシャフトＡの回転
の軸心方向に移動自在に前面３２ｂに接して設けられて
いる。このピン８１は、クランクシャフトＡの回転に伴
って前記ピン部６１及びジャーナル部６２のＲ溝６３
（前述の図１２を参照）の面から当接位置が離脱しない
ような前面３２ｂの長手方向の長さを有すると共に、Ｒ
溝６３のＲ寸法よりも小さい半径を有している。また、
ピン８１の両端部は前記前端部３２ａにそれぞれホルダ
８２，８３により前記回転の軸心方向に移動自在に保持
されている。

【００３２】なお、ピン８１の外周形状は上記のような
円柱に限定されるものではなく、Ｒ溝６３に当接する側
のピン８１の外周面は曲率半径がＲ溝６３のＲ寸法より
小さいような凸曲面で、かつ、この凸曲面の当接側の稜
線が前記前面３２ｂの長手方向に平行な直線であればよ
い。したがって、ピン８１は例えば円筒状でもよいし、
あるいは、細長い円柱又は円筒をその軸心に平行な平面
で２分割し、分割された平面を前記前面３２ｂとの間で
摺動可能としたようなものであってもよい。

【００３３】図５及び図６は、ピン８１の取付部の詳細
な側面図及び平面図をそれぞれ示している。測定子３２
の前端部３２ａの前面３２ｂには、前面３２ｂに接触す
るように細長い円柱状のピン８１が設けられている。ホ
ルダ８２，８３は側面視でＬ型形状を成しており、この
Ｌ型の突出した一方の部材は前端部３２ａの両端面（図
示で上下端面）にそれぞれネジ８４等の締結手段で取り
付けられている。また、ホルダ８２の突出した他方の部
材８２ａはこの前端部３２ａの上端面から中央部へ向か
うように、ホルダ８３の突出した他方の部材８３ａはこ
の前端部３２ａの下端面から中央部へ向かうように設け
られている。前記部材８２ａには、測定子３２の移動方
向とクランクシャフトの軸心方向とに直交する方向（す
なわち前面３２ｂの長手方向）へ貫通する円筒状の貫通
孔８５が設けられ、また、前記部材８３ａには貫通孔８
５と同一方向に軸心を有し、貫通孔８５の方に開口した
円筒状の穴８６が設けられている。貫通孔８５と穴８６
の直径は略等しく、かつ、前記ピン８１の直径よりも所
定長さだけ大きくなっている。そして、ピン８１の両端
部は、貫通孔８５と穴８６とに挿入された状態でホルダ
８２，８３により保持されている。これによって、ピン
８１は貫通孔８５及び穴８６の中で所定の移動可能範囲
Ｄ以内に前記軸心方向に移動自在となっている。

【００３４】図７には本実施形態に係わる制御構成ブロ
ック図を示しており、同図に基づいて各制御構成を説明
する。ドライブユニット５１，５２，５３はそれぞれ回
転駆動手段１４、水平テーブル駆動手段２１、測定子駆
動手段３６を駆動するためのアンプであり、制御器５０
から入力する各駆動手段に対応した駆動指令に基づい
て、各駆動手段の回転を制御する。シーケンサ５５は本
Ｒ溝測定装置と外部装置（例えば、ワークの搬入、搬出
機）とのインタロックをとるためのインタフェース機器
であり、例えば通常のプログラマブルロジックコントロ
ーラ（いわゆる、ＰＬＣ）から構成することができる。
シーケンサ５５は、そのＩ／Ｏユニットの入出力信号
や、シリアル通信ユニットの入出力信号によって制御器
５０とインタロックをとることができる。このシーケン
サ５５のシーケンス記憶部には、本Ｒ溝測定装置の運転
時の外部装置とのタイミング信号やインタロック信号等
を送受信し、判断するためのシーケンスプログラムが記
憶されている。なお、このシーケンサ５５は本発明にお
いては必須ではなく、このシーケンサ５５により実施さ
れる上記のようなシーケンスプログラムと等しい機能の
プログラムを後述の制御器５０の制御プログラム内に有
する場合には、このシーケンサ５５は不要となる。

【００３５】設定スイッチ５６は測定対象となるワーク
毎の測定条件に係わる測定仕様データを設定するスイッ
チであり、各設定項目の選択、設定データの入力等を行
うためのスイッチを有している。ここで、設定項目とし
ては、例えば、測定対象ワークの品番（識別番号）、ピ
ン数、ジャーナル数、ピン部の位相角度の基準位置、各
測定項目の許容範囲等があり、自動測定を開始する前
に、この設定スイッチ５６によりワーク毎に予め設定さ
れる。また、各測定項目の測定位置、すなわちＲ溝の輪
郭測定を行うときの水平テーブル２０の位置、あるい
は、輪郭測定ユニット３０の測定子３２の当接位置等を
ティーチングするときの対象位置を設定し、ティーチン
グされた位置を記憶させることもできる。この設定スイ
ッチ５６は、例えば通常のキーボード等により構成して
もよい。なお、ティーチング時の水平テーブル２０や輪
郭測定テーブル３１の移動は、図示しない操作スイッチ
により行うことができる。

【００３６】表示器５７は、前記設定スイッチ５６によ
り各種のデータを入力する際に、データ入力が容易に、
かつ、ミスが少なく行えるように、設定項目や設定デー
タを表示したり、あるいは、自動測定中に測定結果を作
業者に表示したり、また、各種の制御メッセージを表示
したりすることができる。この表示器５７は、例えば、
ＣＲＴ装置、液晶表示器又はプラズマ表示器等からなる
グラフィック表示器や、蛍光表示管やＬＥＤ表示器等か
らなるキャラクタ表示器により構成することができる。

【００３７】記憶装置５８は、各ワーク毎の測定仕様デ
ータ、自動測定時の測定データ、及び測定データに基づ
く合否結果等を記憶することができる。この記憶装置５
８は書換え可能なメモリから構成されており、例えばハ
ードディスク装置、フロッピーディスク装置、光磁気デ
ィスク装置、又はＩＣメモリカード装置等によって構成
することができる。また、プリンタ５９は前記ワーク毎
の測定仕様データ、自動測定時の測定データ、又は測定
結果の合否判定データ等をプリントアウトするものであ
る。

【００３８】制御器５０はマイクロコンピュータ等を主
体にしたコンピュータ装置により構成されており、例え
ばパーソナルコンピュータ（いわゆる、パソコン）によ
り構成することができる。制御器５０はメモリ５０ａを
有しており、このメモリ５０ａに、本発明に係わるＲ溝
測定装置の測定のための制御シーケンスプログラム、及
び測定制御に必要な制御データ等を記憶するようにして
いる。

【００３９】前述した回転角度センサ１５、第１位置セ
ンサ２２及び第２位置センサ３８のそれぞれの出力信号
は、制御器５０に入力される。そして、自動測定時に
は、これらの入力した角度データ及び位置データに基づ
いて、制御器５０は後述するような所定の処理を行い、
この処理に従って各ドライブユニット５１，５２，５３
を介して対応する回転駆動手段１４、水平テーブル駆動
手段２１、測定子駆動手段３６の回転角度を制御する。
そして、このときの各回転角度データや位置データを所
定のタイミングで取り込んでメモリ５０ａに記憶し、こ
れらのデータに基づいてクランクシャフトの各測定項目
データを演算して求め、求めた測定項目データを記憶装
置５８に記憶する。また、制御器５０は表示器５７に表
示指令及び表示データを出力して、設定スイッチ５６に
より設定された各データを表示して作業者に確認させた
り、前記測定項目データを表示したりする。

【００４０】以上のような構成のクランクシャフトのＲ
溝測定装置において、各測定項目を測定する手順を以下
に説明する。制御器５０は、シーケンサ５５を介して搬
入装置とインタロックをとり、機械加工済のクランクシ
ャフトを本Ｒ溝測定装置内に搬入させる。搬入されたク
ランクシャフトは、回転ストック１１の円テーブル１２
のセンタ１２ａとテールストック１３のセンタ１３ａと
の間に取り付けられる。このとき、クランクシャフトの
両端面にそれぞれ設けられたセンタ穴に各センタ１２
ａ，１３ａが挿入され、この後、テールストック１３が
その位置で前述のようにＴ溝１６に挿入されたボルト等
で固定される。これにより、クランクシャフトはセンタ
１２ａ，１３ａの軸心を中心に回転自在に支持される。

【００４１】次に、Ｒ溝６３の輪郭測定を行う。この輪
郭測定の項目としては、例えばピン部６１のＲ溝６３の
ピン1/2 ストローク、位相、平均直径、真円度及び真直
度や、ジャーナル部６２のＲ溝６３の振れ（以後、ジャ
ーナル振れと呼ぶ）、平均直径、真円度、真直度及び偏
心量等がある。ここで、各測定項目を簡単に説明する。

【００４２】図８は前述の従来技術の説明で示した図１
１のクランクシャフトＡの側面断面図（Ｘ−Ｘ断面図）
を示している。同図において、ピン1/2 ストロークは各
ピン部６１のＲ溝６３の軸心Ｏ2 とクランクシャフトＡ
の軸心Ｏ1 との距離ｅであり、ピン部の位相は、各ピン
部６１の前記軸心Ｏ2 とクランクシャフトＡの軸心Ｏ1
とを結ぶ線の、軸心Ｏ1 を中心としたクランクシャフト
Ａの回転の基準角度からの回転角度θである。またジャ
ーナル振れは、ジャーナル部６２のＲ溝６３の軸心のク
ランクシャフトＡの軸心Ｏ1 からの偏心量、すなわち両
軸心間距離を表す。さらに、平均直径は各ピン部６１又
はジャーナル部６２のＲ溝６３毎に測定された複数の直
径データの平均値であり、真円度は測定された複数の半
径データに基づいて算出される各ピン部６１又はジャー
ナル部６２のＲ溝６３毎の真円度であり、また真直度は
各ピン部６１又はジャーナル部６２のＲ溝６３の軸心線
とクランクシャフトＡの軸心線との成す角度（いわゆ
る、テーパ）で表される。

【００４３】輪郭測定は、次のような手順で行われる。
まず、制御器５０は、水平テーブル駆動手段２１を制御
して水平テーブル２０を測定対象のピン部６１又はジャ
ーナル部６２、あるいはこれらのＲ溝６３の所定の測定
位置に移動させて位置決めし、この次に測定子駆動手段
３６を制御して測定子３２を所定の当接位置より所定距
離手前の位置まで所定の早送りで前進させた後に所定の
低速度でピン部６１又はジャーナル部６２のＲ溝６３の
面に当接するまで前進させる。ここで、水平テーブル２
０の各測定位置、及び測定子３２の当接位置は測定前に
予めティーチング等により設定して記憶させておく。

【００４４】Ｒ溝６３の測定のとき、測定子３２はバラ
ンスウェート３５の押しつけ力によって常時クランクシ
ャフトＡに向かって押しつけられ、これに伴って、ピン
８１は測定子３２の前面３２ｂによりＲ溝６３の面に押
しつけられた状態で当接する。そして、例えば図９に示
すように、Ｒ溝６３の機械加工時のずれや、前記センタ
穴の深さのずれにより、Ｒ溝６３の位置がクランクシャ
フトＡの軸心方向にずれていた場合には、ピン８１はＲ
溝６３の面に沿ってこの軸心方向に（同図では矢印Ｅ方
向に）移動し、Ｒ溝６３の最も深い底面の位置まで移動
する。これにより、ピン８１は常時Ｒ溝６３の底面に沿
って移動することになる。

【００４５】次に、制御器５０は、第２位置センサ３８
からの位置データが所定時間（例えば１秒間）変化しな
くなったときピン８１がＲ溝６３の底面に当接したと判
断し、回転駆動手段１４により円テーブル１２を回転さ
せ、回転角度センサ１５からの角度データを監視しなが
ら所定の単位角度（例えば１°）毎に位置決めする。こ
のとき、測定子３２はバランスウェート３５によって当
接する方向に追従駆動されているので、上記円テーブル
１２の回転に伴って常時ピン８１がピン部６１又はジャ
ーナル部６２のＲ溝６３の底面に押し付けられた状態が
保持される。

【００４６】そして、制御器５０は、この各単位回転角
度毎の位置決め後、このときの第２位置センサ３８から
位置データを取り込み、この各位置データを円テーブル
１２の角度データ（すなわち、回転角度センサ１５によ
る回転角度データ）に対応させてメモリ５０ａの所定エ
リアに記憶しておく。これらの位置データ及び回転角度
データは各測定位置毎に取り込まれ、各測定位置に対応
してメモリ５０ａに記憶される。

【００４７】次に、各測定位置毎に、前記取り込まれた
位置データ及び回転角度データに基づいて、前記単位回
転角度毎の前記Ｒ溝６３の底面の前記回転の軸心方向に
直交する方向の各変位量を求め、この変位量に基づい
て、前記ピン部６１又はジャーナル部６２のＲ溝６３の
中心位置が求められる。さらに、求めた中心位置に基づ
いて、ピン部６１のＲ溝６３のピン1/2 ストローク、位
相角度、平均直径、真円度、偏心量及びテーパ、またジ
ャーナル部６２のＲ溝６３の偏心方向、ジャーナル振
れ、平均直径、真円度、偏心量及びテーパ等が算出され
る。そして、この測定結果に基づいて、各測定データが
予め設定された許容範囲内であるか否かを判断し、その
判断結果を表示器５７に表示するとともに、前記測定結
果及び判断結果を記憶装置５８に各ワーク毎に対応させ
て記憶させる。なお、これらの測定結果及び判断結果を
プリンタ５９に出力して保存することも可能である。

【００４８】以上説明したように、本発明によると、測
定子３２の前面３２ｂに回転の軸心方向に移動自在に設
けられたピン８１がＲ溝６３の底面の位置ずれに対応し
てこの軸心方向に移動することができ、またピン８１は
常時バランスウェート３５の押しつけ力により前面３２
ｂを介してＲ溝６３の面に向かって押しつけられている
ので、ピン８１はワークの外周面（例えばピン部６１又
はジャーナル部６２の円筒面）に加工されたＲ溝６３の
底面に常時当接することができる。したがって、測定時
にＲ溝６３の底面の位置がずれていても、この位置ずれ
に追従してピン８１が移動して真の底面（最も深い面）
に当接するので、Ｒ溝６３の変位量を精度良く測定する
ことができる。この結果、Ｒ溝６３の真円度、偏心量又
は直径等測定精度を向上させることができる。そして、
測定項目毎に測定子３２を交換する必要が無くなり、Ｒ
溝の輪郭測定の全項目を段取換え無しに同一の測定子３
２で測定できるので、全測定に要する時間が短縮化され
る。この結果、Ｒ溝輪郭測定の性能向上を図ることがで
きる。

【００４９】なお、上記の実施形態においては、測定子
３２のピン８１が測定対象の外周面に常時当接するよう
に追従駆動させる手段をバランスウェート３５の押しつ
け力を利用した構成によって実現しているが、本発明は
これに限定されるものでは無い。すなわち、例えば空圧
シリンダ等からなる空圧回路により構成することもで
き、一例として図１０にその空圧回路を示す。同図にお
いて、空圧源７１からレギュレータ７２及びチェック弁
７３を介してバランスシリンダ７６のボトム室７６ａに
エアが供給され、チェック弁７３とのバランスシリンダ
７６のボトム室７６ａとの間の管路にアキュムレータ７
４及び圧力計７５が接続されている。また、バランスシ
リンダ７６のヘッド室７６ｂには大気と連通するための
連通路が設けられている。そして、ピストン７７の先端
部には測定子３２が取着される。なお、バランスシリン
ダ７６はピストン７７の摺動抵抗が非常に小さいものが
使用される。このような構成において、バランスシリン
ダ７６のボトム室７６ａにレギュレータ７２により所定
圧力のエアを供給すると、測定子３２はこの圧力で前記
外周面に押しつけられ、また測定子３２が前進又は後退
するときには圧力の変動がアキュムレータ７４により抑
えられ、よって、測定子３２は前記外周面に追従駆動さ
れる。

【００５０】また、本実施形態においては、各測定位置
での水平テーブル２０の位置、及び測定子３２の当接位
置を予めティーチングにより記憶させるようにしている
が、本発明はこの方法に限定されず、例えば、クランク
シャフトの設計データに基づいて位置データとして直接
数値データを入力して設定するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるクランクシャフトのＲ溝測定装
置の側面図を示す。

【図２】本発明に係わるクランクシャフトのＲ溝測定装
置の平面図を示す。

【図３】輪郭測定ユニットの詳細側面図を示す。

【図４】輪郭測定ユニットの詳細側面図を示す。

【図５】測定子の前面のピン取付部の詳細側面図を示
す。

【図６】測定子の前面のピン取付部の詳細平面図を示
す。

【図７】Ｒ溝測定装置の制御構成ブロック図を示す。

【図８】クランクシャフトの断面図（図１１のＸ−Ｘ断
面図）を示す。

【図９】測定子のピンの作用の説明図を示す。

【図１０】測定子の追従駆動の他の実施形態を示す。

【図１１】クランクシャフトの側面図を示す。

【図１２】Ｒ溝の詳細図を示す。

【符号の説明】

１０…支持ユニット、１２ａ，１３ａ…センタ、１４…
回転駆動手段、１５…回転角度センサ、２１…水平テー
ブル駆動手段、２２…第１位置センサ、３０…輪郭測定
ユニット、３２…測定子、３２ｂ…前面、３５…バラン
スウェート、３６…測定子駆動手段、３８…第２位置セ
ンサ、５７…表示器、５８…記憶装置、５９…プリン
タ、６１…ピン部、６２…ジャーナル部、６３…Ｒ溝、
７６…バランスシリンダ、８１…ピン、８２，８３…ホ
ルダ、Ａ…クランクシャフト。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象のワークの外周面に加工された
   Ｒ溝(63)に直交する方向の軸心を中心に回転する前記ワ
   ークの前記Ｒ溝(63)の面に当接され、かつ、このワーク
   の回転に伴ってこのＲ溝(63)の面に追従するように前記
   軸心に直交する方向に移動自在に設けられ、前記回転に
   伴うこの移動の方向の移動量に基づいてこの回転の軸心
   に直交する方向の前記Ｒ溝(63)の変位量を測定するＲ溝
   測定用の測定子において、 前記移動の方向の前端部に設けられ、この移動方向に直
   交し、この移動方向と前記回転の軸心方向とに直交する
   長手方向に細長い前面(32b) と、 この前面(32b) の長手方向に沿い、かつ、前記回転の軸
   心方向に移動自在に前記前面(32b) に接して設けられ、
   前記ワークの回転に伴って前記Ｒ溝(63)の面から離脱し
   ないような前記長手方向の長さ、及び前記Ｒ溝(63)のＲ
   寸法よりも小さい半径を有する細長い円柱状のピン(81)
   と、 前記前端部の長手方向の両端部に取り付けられ、前記ピ
   ン(81)の両端部を前記回転の軸心方向に移動自在に保持
   するホルダ(82,83) とを備えたことを特徴とするＲ溝測
   定用の測定子。
2. 【請求項２】 クランクシャフト(A) のワークの両端面
   に設けられたセンタ穴にセンタ(12a,13a) を挿入して回
   転自在に支持する支持ユニット(10)と、 支持ユニット(10)に支持されたワークをセンタ(12a,13
   a) の軸心を中心に回転させる回転駆動手段(14)と、 このワークの回転角度を検出する回転角度センサ(15)
   と、 ワークの回転の軸心方向に対して垂直に移動自在な測定
   子(32)を有し、回転駆動手段(14)によるワークの回転に
   伴って、前記ワークのピン部(61)又はジャーナル部(62)
   の円筒面に加工されたＲ溝(63)の面にこの測定子(32)の
   前端部を当接させながら追従駆動して動作し、前記回転
   の軸心方向に直交する方向の変位量を測定する輪郭測定
   ユニット(30)と、 前記回転角度センサ(15)が検出したワークの回転角度、
   及びこの輪郭測定ユニット(30)が測定した前記変位量を
   入力し、所定の回転角度毎の変位量に基づいてＲ溝(63)
   の輪郭を演算により求める制御器(50)とを備えたクラン
   クシャフトのＲ溝測定装置において、 前記輪郭測定ユニット(30)の測定子(32)は、 前記移動の方向の前端部に設けられ、この移動方向に直
   交し、この移動方向と前記回転の軸心方向とに直交する
   長手方向に細長い前面(32b) と、 この前面(32b) の長手方向に沿い、かつ、前記回転の軸
   心方向に移動自在に前記前面(32b) に接して設けられ、
   前記ワークの回転に伴って前記Ｒ溝(63)の面から離脱し
   ないような前記長手方向の長さ、及び前記Ｒ溝(63)のＲ
   寸法よりも小さい半径を有する細長い円柱状のピン(81)
   と、 前記前端部の長手方向の両端部に取り付けられ、前記ピ
   ン(81)の両端部を前記回転の軸心方向に移動自在に保持
   するホルダ(82,83) とを備えたことを特徴とするクラン
   クシャフトのＲ溝測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のクランクシャフト
   のＲ溝測定装置において、 前記輪郭測定ユニット(30)は、前記測定子(32)を前記回
   転の軸心方向に直交する方向に前進又は後退させる測定
   子駆動手段(36)を備えたことを特徴とするクランクシャ
   フトのＲ溝測定装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載のクランクシャフト
   のＲ溝測定装置において、 前記輪郭測定ユニット(30)の測定子(32)の追従駆動は、
   バランスウェート(35)の押しつけ力によることを特徴と
   するクランクシャフトのＲ溝測定装置。
5. 【請求項５】 請求項１又は２記載のクランクシャフト
   のＲ溝測定装置において、 前記輪郭測定ユニット(30)の測定子(32)の追従駆動は、
   空圧のバランスシリンダ(76)の押しつけ力によることを
   特徴とするクランクシャフトのＲ溝測定装置。
6. 【請求項６】 請求項２記載のクランクシャフトのＲ溝
   測定装置において、前記制御器(50)は、Ｒ溝(63)の輪郭
   として、少なくとも、ピン部(61)又はジャーナル部(62)
   のＲ溝(63)の底面の平均直径、真円度、真直度、あるい
   は、ピン部(61)のＲ溝(63)のピン1/2 ストローク、偏心
   量、位相角度等のいずれかを求めることを特徴とするク
   ランクシャフトのＲ溝測定装置。
7. 【請求項７】 請求項１又は２記載のクランクシャフト
   のＲ溝測定装置において、 測定結果を記憶する記憶装置(58)と、 測定結果を表示する表示器(57)と、 測定結果をプリントアウトするプリンタ(59)との内、少
   なくともいずれか１つを付設すると共に、 前記制御器(50)は、前記求めた各測定データが予め設定
   された許容範囲内か否かを判断し、この測定データ及び
   判断結果等の測定結果を、前記記憶装置(58)に記憶し、
   又は前記表示器(57)に表示し、又は前記プリンタ(59)に
   出力することを特徴とするクランクシャフトのＲ溝測定
   装置。