JPS626163B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は異なる直径をもち、関連する周面に沿
つて傾斜した表面と協動するに適した第１および
第２の基準装置と、これら第１および第２の基準
装置の位置に応じて表示を与えるに適した測定装
置とを有する被測定部材の傾斜した表面の勾配を
検査する装置に関する。

内面の勾配を測定する既知の装置は概して傾斜
した形状のケースを有し、このケース中に半径方
向に移動しうる２対の感性接点が互いに既知の距
離をへだてた２つの横断方向の平面上に配置され
る。各対の接点は上記ケースの中心軸に関して直
径方向相反する位置にあり、それらは被測定表面
とその表面の中心軸に関しほゞ互に相反する位置
において接触する。これら接点の各々が夫々関連
する測定用ヘツドと接続されるか、またはそれ等
の各対が関連する測定用ヘツドと接続される。

上記測定用ヘツドにより供給される信号を処理
することにより上記内面の勾配の値がえられる。

この型のゲージは測定平面中における傾斜表面
の断面の直径がある値すなわち約10mmよりも小さ
なとき、特に傾斜表面が被加工部材の外面の近く
ではなく長い円筒形内腔の他端にある場合は使用
することはできない。

その理由は上記感性接点を測定用ヘツドの腕の
組と結合する指の寸法をある値以下に持来すこと
ができず、またあまりに長い指は曲げ応力により
変形せしめられがちであり、従つて信頼できぬ測
定結果を与えるからである。

このような状態は、例えばデーゼルエンジンの
インジエクタ本体の端部内面の傾斜を測定すると
きに生じ、この場合の代表的形状は截頭円錘形で
その両底面間の距離は２mmよりも小さく、両底面
の直径は１mmから３mmの間にあり、それはインジ
エクタ本体の外方表面から約40mm距つている。

この型の被加工物の表面勾配をその被加工物を
試験台上であるブラケツトに、上記内面の中心軸
がブラケツトの基準平面に対し垂直となる様に固
定し、適当な直径の小球をそれが傾斜表面上に止
るよう挿入し、ついでゲージによりこの小球の挿
入された深さを測定し、ついで異なる直径の小球
を用いて上記測定を繰返すことにより、上記表面
の勾配を人力により測定する技術は知られてい
る。これらの小球の半径とそれらの挿入深さから
上記表面の勾配は計算しえられる。

この方法はそれが相当な時間を要する点を除外
しても、熟練した操作者により行われねばなら
ず、従つて例えばそれら被測定物を選択する場合
のように多数の被測定物について繰返えされねば
ならぬ場合高価となる。

本発明の１つの目的は、短時間に測定しえら
れ、勾配値を直接指示しえられ、かつ頑丈で正確
かつ廉価な勾配測定用装置をうるにある。

本発明の他の目的は、例えば10mm以下の非常に
小さな夫々の直径の異なる横断面をもつた内面、
あるいは例えばその内面が内腔の端部にあるため
被加工物の外面から相当に距つた位置にある内面
の勾配を測定するに適した勾配測定用装置をうる
にある。

これらおよび、以下の記載に明らかとなる他の
目的は、支持体と、この支持体に固定された本体
と、この本体中に配置された支持外殻を有する測
定用ヘツドと、被測定物側に形成された内側円錘
面の中心軸と直交する第１の面が上記円錘面と交
叉するところに形成される周線と接触可能であつ
て、所定の直径を有する第１の球体と、上記第１
の面から離れ中心軸と直交する第２の面が上記円
錘面と交叉するところに形成される周線と接触可
能であつて、孔を有する第２の球体と、上記第１
の球体を先端に支持し、上記中心軸に沿つて変位
できるようにされ、可とう性の線材で構成された
第１の連結棒と、この連結棒に直結され、上記支
持外殻の軸方向に案内されるゲージ軸と、このゲ
ージ軸の後端にばね力を作用させて上記第１の球
体を前方に押圧するする発条と、上記支持外殻に
固定された電気巻線とゲージ軸に支持された鉄心
とからなる測定用トランスデユーサと、上記本体
に対して基端を固着され、上記第１の連結棒を内
包して前方に延在し、上記第２の球体を先端に支
持する第２の連結管を備えており、被測定物を上
記測定ヘツドへ向かつて押し込むことにより内側
円錘面の傾斜角を測定する勾配検査装置により達
成される。

以下添付の図面により本発明の実施例を詳細に
説明する。

第１図を参照して、上記装置は支持体１０を有
し、この支持体１０は本体１２を含んでいる。こ
の本体１２は内腔１４を有し、この内腔１４中に
測定用ヘツド１６が配置される。ヘツド１６は上
記内腔１４中に僅かの遊隙をもつて収められた
ほゞ円筒形の保護用支持外殻１８をもつている。
この支持外殻１８中には上記外殻１８に固定され
た電気巻線２２とゲージ軸２６により支持された
鉄心２４を有する可動部分とにより形成された差
動変圧器型の測定用トランスデユーサ２０が含ま
れている。軸２６は外殻１８に固定された２つの
ブツシング２８，３０中を支持外殻１８の軸方向
に摺動しえられる。軸２６は孔を有する板３２お
よび可撓性の封止用ガスケツト３４を通じて上記
外殻１８の１端から突出する。

軸２６はそれに固定された発条止め３８とブツ
シング２８との間に設けられた発条３６により外
方に押圧され、軸２６の内方端に設けられた停止
リング４０は軸２６の発条３６による運動を制限
する。

巻線２２は孔４６を通じて上記外殻１８から外
部に導びかれる導線４４によつて電力源および計
算／指示装置４２と接続される。外殻１８の第２
の端部は蓋４８により閉止され、かつこの端部の
外方にはねぢが切られてねぢ切りされた凹部５２
をもつブツシング５０と係合せしめられる。ブツ
シング５０中に形成された溝５６中にフオーク板
５４が挿入され、その両端５８は支持体１０に固
定される。ブツシング５０の端部６０の円筒形表
面にはローレツトが切られて手動で容易に回転し
うるようなされている。

本体１２の上部にはねじ切りされた孔６２が設
けられ、その中にドウエル６４がねじ込まれ、こ
のドウエル６４の１端は外殻１８中の縦方向の溝
６６中に挿入される。可とう性の線材（第１の連
結棒）６８が軸２６の外方端に軸２６と一線上に
延びるよう溶接され、線材６８の自由端には第１
の球体７０が溶接される。線材６８の断面は線材
６８が可撓性ではあるが伸延しえないような形状
になされている。

中心孔７４を有する板７２が本体１２に固着さ
れ、管（第２の連結管）７６が上記孔７４のまわ
りの板７２に溶接され、第２の球体７８が上記管
端に溶接される。球体７８は上記管と一線上にあ
る孔８０をもつ。

孔７４および８０の直径は管７６の内径とほゞ
等しく、球体７０の直径よりも僅かに大きい。

図に明らかなように、線材６８は管７６の内部
にそれと同軸に配置され、球体７０は球体７８の
外方に突出し、これら２つの球体間の相互位置の
夫々に対して一定の傾斜表面が存在し、この表面
は上記２つの球体の夫々の周に沿つて上記２球体
に正接する。

デイーゼルエンジンのインジエクタ本体よりな
る被加工物９０が測定位置におかれて示される。

図面を簡単にするためこの本体はその全長が示
されず、その前部表面と検査さるべき後端の傾斜
表面９４間の距離はこれらの図に示されたものよ
りも相当に長い。このことはまた管７６および線
材６８の長さについても適用される。

第２図には本検査装置の測定原理が示される。
第１の球体７０および第２の球体７８は夫々の周
に沿つてこの被加工物９０の截頭円錐表面９４と
接触する。

球体７０および７８の球面の半径は夫々ｒおよ
びＲで表らわされ、２つの球体の中心ＢおよびＣ
間の距離はｈで表らわされ、傾斜表面９４の頂点
Ｄから中心Ｂまでの距離はａ、２つの球体表面と
円錐表面９４との縦方向切断平面上での接触点は
ＥおよびＦで示される。

三角形DEBの角DE^Bは90゜で、この三角形の
αで表らわされる角BD^Eは sinα＝ｒ／ａ ………(1) で示される。

三角形DEBとDFCは相似であるから上記関係
をそれに対応する辺間の比として示すことも可能
であり、 ａ／ｒ＝（ａ＋ｈ）／Ｒ これより ａ＝hr／（Ｒ−ｒ） このａの値を式(1)に代入することにより sinα＝（Ｒ−ｒ）／ｈ ………(2) これによりsinαは０゜から90゜までの範囲で
１対１の関係で距離ｈに逆比例することがわか
る。この関係から傾斜面の頂角２αは容易に求め
られる。

このゲージの動作は次の通りである。検査さる
べき被測定物が存在しない場合、発条３６は軸２
６を外方に（第１図の右方に）リング４０がブツ
シング２８に接触するまで押圧する。かくて球体
７０はその制限位置すなわち球体７８から最離れ
た位置に移動せしめられる。２つの球体７０，７
８はこれらに正接する傾斜表面を規定する。これ
ら球体の中心間の距離ｈはこのとき到達しうる最
大値となり、従つて予め与えられた値Ｒ，ｒにつ
いてこれら２つの球体７０，７８に正接する傾斜
表面の頂角２αの最少値が決定される。

球体７０に管７６の軸方向に適当な圧力を加え
ることにより軸２６は内方（図中左方）に発条３
６が完全に圧縮されるまで押圧され、その結果球
体７０は球体７８に最近い限界位置に持来たされ
る。両球体の中心間の距離ｈは今や到達しうる最
少値となり、それらと正接する傾斜表面の頂角２
αはＲおよびｒの予め定められた値について測定
しうる最大値となる。

ｒおよびＲの値従つてｈの公称値は傾斜表面の
頂角２αの公称値に依存し、また２つの球体と傾
斜表面との間の接触が生じる上記傾斜表面の２つ
の切断面の直径に依存する。

上記ｒおよびＲの値は上記ｈの値が上述の２つ
の限界値の中間にあるよう選らばれることが望ま
しい。これらの値が一度選らばれると、種々の要
素（球体、線材、管等）が製作および組立てられ
る。

例えば頂角２αが公称値60゜であるインジエク
タ本体の傾斜表面９４を測定するために、ｒおよ
びＲの値が夫々1.5および３mm、公称勾配のため
の距離ｈが1.5mm、孔８０の直径が２mm、線材６
８の直径が0.6mmで、その線材の長さが50mmであ
るゲージが製作された。

管７６を本体１２に固定した後に、球体７０を
もつ線材６８と溶接された軸２６をもつヘツド１
６を円腔１４中に挿入し、ドウエル６４がその端
が溝６６中に入りヘツド１６の回転を防ぐと共に
その縦方向の摺動を許容するようねじ込まれる。

ヘツド１６は球体７０が孔８０から突出するま
で挿入され、ついでブツシング５０が外殻１８の
端部にねじ込まれ、フオーク板５４が溝５６中に
挿入され支持体１０に固着される。

このゲージは入力により操作されてもよく、あ
るいは自動的に操作されてもよい。入力による場
合被測定物９０は操作者により拾上げられ測定位
置に第１図に示されるよう押込まれる。

操作者が被測定物に加える押圧力がほゞ管７６
の軸方向に加えられる場合は被測定物は自動的に
球体７８と表面９４との間の接触が一定の周に沿
つて生じるよう定位される。また球体７０も発条
３６の押圧力により表面９４との接触が一定の周
に沿つて生じるよう定位される。同時に球体７０
は被測定物により球体７８の方へ押返えされる。
球体７０に加えられる力は、被測定物９０を球体
７８に押圧する力とは無関係に発条３６の推力を
克服するに充分である。

発条３６の寸法および鋼線６８の寸法は、鋼線
６８を曲げるに要する力よりも発条３６を圧縮す
るに要する力の方が相当に小さいよう選らばれ
る。従つて測定中上記線材はほゞ真直に保たれ
る。

ここで発条３６は、常に球体７０を前方に押圧
するので、測定時に球体７０を図中左方に押込ん
でも、測定が終了すれば球体７０は自動的に突出
する。そしてこの発条３６がないと、測定ヘツド
１６が支持外殻１８中に配置されているので、球
体７０は左方に移動したままとなり、次の測定を
することができなくなる。

本ゲージ装置の零点調整のために管７６の標準
片中に押入され、標準片の傾斜面９４が球体７８
とその周に沿つて接触せしめられる。

ブツシング５０を回転せしめることにより、ヘ
ツド１６を第１図に示す位置にまで前方または後
方に移動せしめられ、この位置において鉄心２４
は巻線２２に対してその中心位置にあり、従つて
トランスデユーサからの出力信号の値は零または
零に非常に近い値である。

ブツシング５０は軸２６の方向に移動すること
はできず、従つてその回転は、ドウエル６４が溝
６６中に挿入されているため回転しえない外殻１
８を管２６の軸方向に移動せしめる。第１図に示
される位置えの到達は装置４２を構成する読取用
メータにより表示される。このメータの針が中心
位置に持来たされるとブツシング５０の回転は停
止され、ドウエル６４がそれ以上進まない程度に
まで回転せしめられて外殻１８を本体１２に対し
て固定する。

外殻の移動によりえられる精度はあまり高くな
く、従つて精密零調整は装置４２の上記読取用メ
ータの側方に配置された制御用ノツブをもつたホ
テンシヨメータを使用して電気的に行われる。

本ゲージはかくて被測定物の測定に対し準備さ
れ、その測定は、球体７０がインジエクタ端部の
傾斜表面９４と当接し球体７８に向つて押圧され
球体７８が表面９４と接触せしめられるまで管７
６をインジエクタ本体中に挿入する。トランスデ
ユーサ２０から供給される信号の絶対値は球体７
０および７８間の現在の距離と標準片が挿入され
たときの上記距離との間の差に比例する。

メーター針の中央零位置から一方または他方え
の運動を規定する上記信号の位相は傾斜表面の頂
角が公称角度よりも大きいか小さいかを示めし、
従つて鉄心２４がその中央位置から上述された２
つの制限位置の一方または他方に向つて移動せし
められる。

メーターの目盛はsinαを表示する代わりに頂
角２αが直接表示される。もちろんこの場合メー
ター目盛または針の運動はリニヤーではない。

ｒおよびＲが上述の値をもち、ｈの公称値が上
述の通りであり、かつ公称頂角が60゜である上記
製作されたゲージにおいて、その精度は距離ｈの
５ミクロンの変化毎に頂角に約12′の差を生じる
程度であり、使用されたヘツド１６の繰返し可能
性は0.3から0.4ミクロンであるから約1′の頂角誤
差を検出することができる。鋼線６８による球体
７０と軸２６との接続はほゞ管７６の軸に垂直な
平面内で球体７０の中心が、最大上記線材６８ま
たは球体７０の管７６または球体７８に対する半
径方向遊びに等しい上記軸の距離だけ小さな運動
を行うこと可能にする。

この特徴は、勾配検査装置の製作誤差により、
第１の球体７０と第２の球体７８のそれぞれの中
心が正しくゲージ軸２６上に一致していない製作
上の問題、あるいは被測定物の位置決めの問題を
回避し測定の正確性を保証するため非常に重要で
ある。事実もし上記接続線６８が剛性である場合
生起するように、球体７０が管７６の軸のまわり
に横方向に移動できず、只軸方向にのみ移動しう
る場合は、正確な測定は傾斜表面９４の軸（中心
軸）が管７６の軸と正確に一線上にある場合にの
みえられる。この場合２つの球体７０，７８の中
心は傾斜表面の軸上にある。従つてこれら球体と
上記表面との間の接触は２つの関連する周に沿つ
て生じ、第２図に示された幾何学的関係は維持さ
れる。

これに反して被測定物の不正確な位置決めのた
めに傾斜表面の軸が管の軸と一線上にない場合、
球体７０，７８の２つの中心の中只１つが傾斜表
面の軸上にあり、従つてその中心が傾斜表面の軸
上にない他方の球体表面は周線に沿つてではなく
１点において上記傾斜表面と接触し、上述の幾何
学的関係は失われ測定結果は信頼性を欠ぐ。

完全に自動的に測定を実施する場合絶対的な位
置決めの正確さは要求しないため、また人力で測
定を実施する場合特別に勤勉で経験を有する操作
者の使用を必要としないために、横方向に可撓性
を有する線材６８の使用により被測定物を正しい
位置にセツトしたり、このセツテイングのための
特別な装置を設ける必要がなく、相当な時間と経
費が節約しうることは明らかである。

球体７０が管７６の軸から時として偏れ線材６
８が曲げられることにより、余り大きな測定誤差
が生じないことは実験により確められている。な
ぜならばそれに基づく球体の軸方向変位はそれを
生じた半径方向の変位と比較すると遥かに小さ
い。

測定動作は、被測定物の装入装置から被測定物
を拾い上げ、それを本検査装置に押圧し、測定後
それを排出用シユート中に排出する装置を本検査
装置に設けることにより容易に自動化される。球
体７８が被測定物に定着し球体７８と傾斜表面９
４との間に周線に沿つた接触を確保するために上
記被測定物を支持してこれを本検査装置に押圧す
る装置はフロート（浮遊）状態に保たれねばなら
ない。

本装置の１変形として外殻１８と支持体１０と
の間にフロート接続が用いられてもよい。

本装置の他の変形として、上記可撓性線材６８
の代りに堅固なシヤフトを使用し、球体７０をそ
の中心が上記シヤフトの軸に垂直な平面内を横断
方向に動きえられるよう結合する。上記結合は上
記堅固なシヤフトの一端に小円板を固定し、この
小円板の両面を上記シヤフトの軸に垂直とし、こ
の小円板を球体の適当な（円板形の）凹部中に挿
入することによりえられる。この凹部の半径は円
板のそれよりも大とし、従つて小円板の側面と凹
部の側面との間に遊隙が設けられる。

球体の凹部表面が円板のそれらに対して摺動せ
しめられることにより、球体が横断方向に移動し
て上記傾斜表面９４に定着せしめられるが、一方
球体はその軸方向の変位を忠実に堅固なシヤフト
に伝える。

上記結合または球体７０を短い軸方向のピンに
堅固に固定し、このピンの他端を堅固なシヤフト
の一端に、ピンおよび球体７０をこのシヤフトの
端部のまわりに回転せしめる球形継手を通じて結
合することによつても達成される。

この場合にも球体７０は軸方向の移動のみをシ
ヤフトに伝え、一方上記球形継手により球体７０
は横断方向に変位せしめられて傾斜表面９４上に
定着せしめられる。

装置４２は、各測定の値に応じて出力装置を制
御し、これにより被測定物を異なる級に分別す
る。

さらに他の変形として、球体７０は支持体１０
に固定結合され、球体７８は測定用ヘツドの可動
部分に結合されて軸方向に動きうるようなされて
もよい。かくすることにより傾斜表面９４は球体
７８を押圧して球体７０から移動せしめると共に
上記固定された球体７０上に定位される。測定信
号は上記場合と同一の値となり、従つて装置４２
は変更の必要はない。

本検査装置はまた傾斜した外面を検査しうるよ
う変形されてもよい。この目的のために、球体７
０および７８は、互いに同軸に配置され２つの回
転表面を規定すると共に検査さるべき傾斜表面に
正接する素子により代替される。

例えば各組が３つの球形接点よりなる２つの組
が用いられ、その第１の組は管７６の内方に配置
され第２の組は上記線材６８の端部に結合される
中空部材の外方に配置されてもよい。線材６８の
長さは上記第２の組の接点が2rの直径を有する傾
斜表面部分と協動し、一方上記第１の組の接点が
その直径2r（ｒ＜Ｒ）を有する傾斜表面部分と協
動するよう定められる。

各組中の接点は互いに120゜離れた位置に配置
される。

上記各部分についてさらに追加または変更が本
発明の範囲を逸脱することなくなされうることは
明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は内部傾斜表面の勾配を測定する本発明
の実施例を示す一部切断側面図で、第２図は第１
図の装置の一部を示す拡大縦断面図である。 １０……支持体、１６……測定用ヘツド、１８
……ほゞ円筒形の外殻、２０……トランスデユー
サ、２４……鉄心、２６……ゲージ軸、４２……
信号処理／指示装置、６８……線材（第１の連結
棒）、７０……第１の球体、７６……管（第２の
連結管）、７８……第２の球体、９０……被測定
物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 支持体１０と、この支持体１０に固定された
   本体１２と、この本体中に配置された支持外殻１
   ８を有する測定用ヘツド１６と、被測定物側に形
   成された内側円錘面の中心軸と直交する第１の面
   が上記円錘面と交叉するところに形成される周線
   と接触可能であつて、所定の直径を有する第１の
   球体７０と、上記第１の面から離れ中心軸と直交
   する第２の面が上記円錘面と交叉するところに形
   成される周線と接触可能であつて、孔８０を有す
   る第２の球体７８と、上記第１の球体７０を先端
   に支持し、上記中心軸に沿つて変位できるように
   され、可とう性の線材で構成された第１の連結棒
   ６８と、この連結棒６８に直結され、上記支持外
   殻１８の軸方向に案内されるゲージ軸２６と、こ
   のゲージ軸２６の後端にばね力を作用させて上記
   第１の球体７０を前方に押圧する発条３６と、上
   記支持外殻１８に固定された電気巻線２２とゲー
   ジ軸２６に支持された鉄心２４とからなる測定用
   トランスデユーサ２０と、上記本体１２に対して
   基端を固着され、上記第１の連結棒６８を内包し
   て前方に延在し、上記第２の球体７８を先端に支
   持する第２の連結管７６を備えてなり、被測定物
   を上記測定ヘツド１６へ向かつて押し込むことに
   より内側円錘面の傾斜角を測定することを特徴と
   する勾配検査装置。