JP2005106700A - 高温円筒体の内径測定方法及び同内径測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 格別の耐熱構造を付与することなく、高温の円筒体の内径を計測することが可能な測定装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 内径測定装置10は、レーザや光線を発射し反射波が到達するまでの時間に基づいて距離を計測する非接触式距離計65と、この非接触式距離計65を自転回転させる回転手段30と、前記非接触式距離計65を高温円筒体の中心軸に沿って移動する軸方向移動手段50と、これらの回転手段30及び軸方向移動手段50を一括して支える装置支持体20とを備えることを特徴とする。
【効果】 内径測定装置を、非接触式距離計と回転手段と軸方向移動手段と装置支持体とで構成した。装置が簡単であり、装置の小型化、低コスト化が容易に達成できる。
【選択図】 図1
【解決手段】 内径測定装置10は、レーザや光線を発射し反射波が到達するまでの時間に基づいて距離を計測する非接触式距離計65と、この非接触式距離計65を自転回転させる回転手段30と、前記非接触式距離計65を高温円筒体の中心軸に沿って移動する軸方向移動手段50と、これらの回転手段30及び軸方向移動手段50を一括して支える装置支持体20とを備えることを特徴とする。
【効果】 内径測定装置を、非接触式距離計と回転手段と軸方向移動手段と装置支持体とで構成した。装置が簡単であり、装置の小型化、低コスト化が容易に達成できる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、エンジンのシリンダのような高温円筒体の内径測定技術に関するものである。
エンジンのシリンダなどの円筒体において、この円筒体の内径精度は重要であって、接触式、非接触式を問わず各種の寸法測定装置が提案されてきた。ところで、エンジンのシリンダは高温で使用するため、高温状態での寸法測定が望まれる。
従来、高温状態での試料を測定する技術として、非接触型変位または歪計が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平7−151515号公報(図1)
特許文献1の技術は、同文献の図1に示されるとおりに、試料Wに光透過性部材によって形成された筒体4を被せた上で、非接触型変位計1により試料Wの外面形状を測定するというものである。筒体4を被せたことで、試料Wから変位計1へ向かう熱線を遮断することができ、変位計1などを保護することができる。
しかし、筒体4を被せるため、特許文献1の技術では、円筒体の外径は測定可能であるが、円筒体の内径は測定できない。
特許文献1に代わる測定技術が必要となるが、測定装置に耐熱構造を付与した場合、耐熱構造の一環として水冷や空冷構造を採用すると、測定装置が大型化し、高価となる。
特許文献1に代わる測定技術が必要となるが、測定装置に耐熱構造を付与した場合、耐熱構造の一環として水冷や空冷構造を採用すると、測定装置が大型化し、高価となる。
本発明は、格別の耐熱構造を付与することなく、高温の円筒体の内径を計測することが可能な測定技術を提供することを課題とする。
請求項1に係る発明は、非接触式距離計の許容使用温度を超える温度の高温円筒体に、非接触式距離計を挿入して内周面までの距離を計測する内径測定方法において、
室温の非接触式距離計が高温円筒体からの伝熱で前記許容使用温度に達するまでの限界時間を調べる工程と、非接触式距離計を高温円筒体に挿入する工程と、この挿入からの累積時間をカウントする工程と、非接触式距離計を高速で自転回転させながら内周面までの距離を計測する工程と、前記累積時間が前記限界時間に達する前に非接触式距離計を高温円筒体から取出す工程とからなることを特徴とする高温円筒体の内径測定方法。
室温の非接触式距離計が高温円筒体からの伝熱で前記許容使用温度に達するまでの限界時間を調べる工程と、非接触式距離計を高温円筒体に挿入する工程と、この挿入からの累積時間をカウントする工程と、非接触式距離計を高速で自転回転させながら内周面までの距離を計測する工程と、前記累積時間が前記限界時間に達する前に非接触式距離計を高温円筒体から取出す工程とからなることを特徴とする高温円筒体の内径測定方法。
請求項2に係る発明は、距離を計測する工程では、非接触式距離計を回転させながら高温円筒体の中心軸に沿って移動することで、螺旋形状の計測軌跡を描かせることを特徴とする請求項1記載の高温円筒体の内径測定方法。
請求項3に係る発明は、非接触式距離計の許容使用温度を超える温度の高温円筒体に、非接触式距離計を挿入して内周面までの距離を計測する内径測定装置において、
この内径測定装置は、レーザや光線を発射し反射波が到達するまでの時間に基づいて距離を計測する非接触式距離計と、この非接触式距離計を自転回転させる回転手段と、前記非接触式距離計を高温円筒体の中心軸に沿って移動する軸方向移動手段と、これらの回転手段及び軸方向移動手段を一括して支える装置支持体とを備えることを特徴とする高温円筒体の内径測定装置。
この内径測定装置は、レーザや光線を発射し反射波が到達するまでの時間に基づいて距離を計測する非接触式距離計と、この非接触式距離計を自転回転させる回転手段と、前記非接触式距離計を高温円筒体の中心軸に沿って移動する軸方向移動手段と、これらの回転手段及び軸方向移動手段を一括して支える装置支持体とを備えることを特徴とする高温円筒体の内径測定装置。
請求項1に係る発明では、累積時間が前記限界時間に達する前に非接触式距離計を高温円筒体から取出す工程を含むため、非接触式距離計に対して耐熱構造を必要としない。この結果、小型で安価な非接触式距離計で、高温の円筒体の内径を測定することができる。
請求項2に係る発明では、非接触式距離計を回転させる。円筒体は高温であるが、円筒体の内部空間は、それより低温の空気が存在する。この空気の中で回転させることで、非接触式距離計は周囲の空気で満遍なく冷却することが可能となり、非接触式距離計の温度上昇を抑えることができる。
請求項3に係る発明では、内径測定装置を、非接触式距離計と回転手段と軸方向移動手段と装置支持体とで構成した。装置が簡単であり、装置の小型化、低コスト化が容易に達成できる。
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図1は本発明に係る高温円筒体の内径測定装置の正面図であるが、装置構成の理解を促すために、系統毎に表した図2〜図4を先に説明する。
図1は本発明に係る高温円筒体の内径測定装置の正面図であるが、装置構成の理解を促すために、系統毎に表した図2〜図4を先に説明する。
図2は本発明に係る装置支持体の構成図であり、装置支持体20は、高温円筒体Wの上縁に載せる複数本(例えば3本)の下部脚部21・・・(・・・は複数を示す。以下同じ)と、これらの下部脚部21・・・の上部に縦ピン22・・・を介して連結した上部脚部23・・・と、これらの上部脚部23・・・で支える下部ベース板24と、この下部ベース板24に柱材25・・・を介して載せた上部ベース板26とからなる。
下部ベース板24に上部脚部23・・・は固定されているが、上部脚部材23・・・に対して下部脚部材21・・・は縦ピン22・・・を中心に旋回可能であるため、下部脚部材21・・・の位置は変更することができる。この結果、各種のサイズの高温円筒体Wに装置支持体20を載置することができる。
図3は本発明に係る回転手段の構成図であり、回転手段30は、上部ベース板26に取り付けた回転用モータ31と、この回転用モータ31で回す駆動プーリ32と、この駆動プーリ32に巻き掛けたベルト33と、このベルト33で回す従動プーリ34と、この従動プーリ34で回すと共に下部ベース板24に回転自在に取り付けた支軸35と、この支軸35の下端に固定した上部回転板36と、この上部回転板36の回転中心からdの位置から垂下した長いレール37と、このレール37の下端に固定した下部回転板38と、この下部回転板38にベアリング39を介して連結した非回転板41と、この非回転板41から放射状に突出させた複数個の接触子(例えば3個)42・・・とからなる。
詳しくは説明しないが、接触子42は図面左右方向にはスプリングの作用で弾発されており、円筒体Wのサイズ変更に対応させることができる。非回転板41は複数の接触子42が円筒体Wの内周面に接触しているため、静止状態にある。この様な非回転板41に支持された状態で下部回転板38は回転する。
回転用モータ31の回転作用で、支軸35及び上部回転板36が回転すると、レール37が半径dの円を描きながら旋回する。下部回転38及び非回転板41の支持作用により、レール37が振れる心配はない。
図4は本発明に係る軸方向移動手段の構成図であり、軸方向移動手段50は、上部ベース板26に取り付けた移動用モータ51と、この移動用モータ51で回す第1プーリ52と、この第1プーリ52に巻き掛けたベルト53と、このベルト53で回す第2プーリ54と、この第2プーリ54で回すと共に下部ベース板24に回転自在に取り付けた支軸55と、この支軸55の下部に取り付けた第3プーリ56と、この第3プーリ56に巻き掛けたベルト57と、このベルト57で回す第4プーリ58と、この第4プーリ58で回すとともに垂下させたスクリュー59と、このスクリュー59で昇降させるとともに前記レール37に沿わせたスライダ61とからなる。なお、上部回転板36から延ばしたブラケット62に軸受部材63を固定し、この軸受部材63にスクリュー59の上端を支持させる。
そして、スライダ61に、レーザや光線を発射し反射波が到達するまでの時間に基づいて距離を計測する非接触式距離計65を固定する。
移動用モータ51の回転作用で、スクリュー59を回すとスライダ61がレール37に沿って上昇又は下降する。
図1に戻って、内径測定装置10は、レーザや光線を発射し反射波が到達するまでの時間に基づいて距離を計測する非接触式距離計65と、この非接触式距離計65を自転回転させる回転手段30と、前記非接触式距離計65を高温円筒体の中心軸に沿って移動する軸方向移動手段50と、これらの回転手段30及び軸方向移動手段50を一括して支える装置支持体20とを備えることを特徴とする。
なお、70は制動手段であり、構造は詳しく述べないが、一種の抵抗手段であり、回転用モータ31及び移動用モータ51を停止したときに、レール37などの回転物を速やかに停止させる手段である。
また、回転用モータ31及び移動用モータ51を回転/停止制御を実施し、非接触式距離計65から距離信号を受け取る制御部80を備えると共に、この制御部80に測定に費やした時間を監視する測定時間監視手段81を備えることが望ましい。この測定時間監視手段81はタイマーが好適であり、非接触式距離計の温度が、後述する図7での許容使用温度に到達する前に測定が終了することを確認させる。
以上の構成からなる高温円筒体の内径測定装置の作用を次に述べる。
図5は本発明に係る高温円筒体の内径測定装置の作用説明図である。
(a)において、高温円筒体Wにレール37、下部回転板38、非回転板41を挿入し、接触子42を内周面に接触させると共に、下部脚部21・・・を高温円筒体Wの上端にセットする。
図5は本発明に係る高温円筒体の内径測定装置の作用説明図である。
(a)において、高温円筒体Wにレール37、下部回転板38、非回転板41を挿入し、接触子42を内周面に接触させると共に、下部脚部21・・・を高温円筒体Wの上端にセットする。
(b)にて、スクリュー59を回して非接触式距離計65を最下位位置へ移動する。
(c)にて、レール37を旋回させるとともにスクリュー59を回す。これで、非接触式距離計65を自転回転させながら上昇させる。この自転回転、上昇のときに非接触式距離計65により、高温円筒体Wの内周面までの距離を測定する。
(c)にて、レール37を旋回させるとともにスクリュー59を回す。これで、非接触式距離計65を自転回転させながら上昇させる。この自転回転、上昇のときに非接触式距離計65により、高温円筒体Wの内周面までの距離を測定する。
図6は本発明に係る測定軌跡を示すイメージ図であり、非接触式距離計65を自転回転させながら上昇させることで、スパイラル状の測定軌跡を描かせることができる。従って、上昇完了時点で距離測定が完了する。
次に、非接触式距離計65を自転回転ことの意味、及び室温の非接触式距離計が高温円筒体からの伝熱で前記許容使用温度に達するまでの限界時間を調べる工程とを説明する。
図7は測定中における非接触式距離計の温度上昇を示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は温度を示す。
横軸の挿入開始時点では、非接触式距離計の温度は室温(25℃前後)に一致する。図5(a)→(b)の過程を経て、挿入が完了すると非接触式距離計は高温円筒体の熱を受けて温度が上昇する。非接触式距離計を高速で自転回転させながら距離を計測すると(図5(c)参照)、非接触式距離計は高温円筒体の熱を受けて温度が増々上昇する。
図7は測定中における非接触式距離計の温度上昇を示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は温度を示す。
横軸の挿入開始時点では、非接触式距離計の温度は室温(25℃前後)に一致する。図5(a)→(b)の過程を経て、挿入が完了すると非接触式距離計は高温円筒体の熱を受けて温度が上昇する。非接触式距離計を高速で自転回転させながら距離を計測すると(図5(c)参照)、非接触式距離計は高温円筒体の熱を受けて温度が増々上昇する。
想像線で示した比較例では、非接触式距離計を低速で移動させた例を示し、測定終了前に許容使用温度(非接触式距離計の使用上限温度)を超える。
一方、実線で示した実施例では、測定終了時点では、非接触距離計の温度は許容使用温度に達していないことを示す。
一方、実線で示した実施例では、測定終了時点では、非接触距離計の温度は許容使用温度に達していないことを示す。
円筒体は高温であるが、円筒体の内部空間は、それより低温の空気が存在する。この空気の中で回転させることで、非接触式距離計は周囲の空気で満遍なく冷却することが可能となり、非接触式距離計の温度上昇を抑えることができると考えられる。
また、本発明を実施するに当たって予め非接触式距離計の温度上昇と時間の関係を調べることが重要となる。そして、非接触式距離計は、一般に内蔵する電子部品が最も熱に弱いため、許容使用温度が規定される。
そこで、使用を予定する非接触式距離計を高温雰囲気に投入して、時間と温度上昇とを計測して図7と同様のグラフを描かせる。すると、許容使用温度を考慮して測定可能な時間が決まる。この測定可能な時間が定まれば、この時間が経過する前に高温円筒体から非接触式距離計を引き上げることで、非接触式距離計を傷めることなく、何度でも使用することができると言える。
従って、本発明の一つは、室温の非接触式距離計が高温円筒体からの伝熱で前記許容使用温度に達するまでの限界時間を調べる工程と、非接触式距離計を高温円筒体に挿入する工程と、この挿入からの累積時間をカウントする工程と、非接触式距離計を高速で自転回転させながら内周面までの距離を計測する工程と、前記累積時間が前記限界時間に達する前に非接触式距離計を高温円筒体から取出す工程とからなることを特徴とする高温円筒体の内径測定方法である。
累積時間が前記限界時間に達する前に非接触式距離計を高温円筒体から取出す工程を含むため、非接触式距離計に対して耐熱構造を必要としない。この結果、小型で安価な非接触式距離計で、高温の円筒体の内径を測定することができる。
尚、本発明の距離測定技術は、エンジンのシリンダの内径測定の他、類似する高温円筒体の内径測定であれば、円筒体の種類、用途は限定しない。
本発明は、エンジンのシリンダの内径を高温状態で測定する技術に好適である。
10…高温円筒体の内径測定装置、20…装置支持体、30…回転手段、50…軸方向移動手段、65…非接触式距離計、W…高温円筒体。
Claims (3)
- 非接触式距離計の許容使用温度を超える温度の高温円筒体に、非接触式距離計を挿入して内周面までの距離を計測する内径測定方法において、
室温の非接触式距離計が高温円筒体からの伝熱で前記許容使用温度に達するまでの限界時間を調べる工程と、非接触式距離計を高温円筒体に挿入する工程と、この挿入からの累積時間をカウントする工程と、非接触式距離計を高速で自転回転させながら内周面までの距離を計測する工程と、前記累積時間が前記限界時間に達する前に非接触式距離計を高温円筒体から取出す工程とからなることを特徴とする高温円筒体の内径測定方法。 - 前記距離を計測する工程では、非接触式距離計を回転させながら高温円筒体の中心軸に沿って移動することで、螺旋形状の計測軌跡を描かせることを特徴とする請求項1記載の高温円筒体の内径測定方法。
- 非接触式距離計の許容使用温度を超える温度の高温円筒体に、非接触式距離計を挿入して内周面までの距離を計測する内径測定装置において、
この内径測定装置は、レーザや光線を発射し反射波が到達するまでの時間に基づいて距離を計測する非接触式距離計と、この非接触式距離計を自転回転させる回転手段と、前記非接触式距離計を高温円筒体の中心軸に沿って移動する軸方向移動手段と、これらの回転手段及び軸方向移動手段を一括して支える装置支持体とを備えることを特徴とする高温円筒体の内径測定装置。
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JP2003342258A JP2005106700A (ja) | 2003-09-30 | 2003-09-30 | 高温円筒体の内径測定方法及び同内径測定装置 |
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007073650A1 (fr) * | 2005-12-27 | 2007-07-05 | Bohai Shipbuilding Industry Co., Ltd. | Systeme de mesure pour diametre interne d'un trou d'axe |
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KR101329107B1 (ko) | 2012-11-12 | 2013-11-15 | 대우조선해양 주식회사 | 파이프 진원도 측정장치 및 측정방법 |
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2003
- 2003-09-30 JP JP2003342258A patent/JP2005106700A/ja active Pending
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