JP3700805B2

JP3700805B2 - ロングシャフトの内径振れ計測装置

Info

Publication number: JP3700805B2
Application number: JP01627897A
Authority: JP
Inventors: 昇粂井
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1997-01-30
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2017-01-30
Also published as: JPH10213404A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロングシャフトの内面の内径振れを計測する内径振れ計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ジェットエンジンのタービンとファン（又はコンプレッサ）を連結するために、ロングシャフトと呼ばれる図４に例示するような細長い中空軸（例えば全長約３ｍ、主要部の外径１０〜２０ｃｍ）が用いられる。
かかるロングシャフトは、軽量化のため薄肉であり、かつタービンと共に高速回転するため高い回転バランス精度が要求される。そのため、通常の内面加工装置（例えば中ぐり盤）の適用は困難であり、図５に例示するような加工工程が適用される。
【０００３】
すなわち、（Ａ）ロングシャフト１の外面を粗加工後、（Ｂ）コアバー２とロングシャフト１との隙間へ硫黄３を鋳込み、（Ｃ）硫黄の凝固後、コアバーとほぼ同径のボーリングバー４を挿入し、（Ｄ）ボーリングバーを引き抜きながら、先端部５の工具６で内面を加工する手段が用いられる。かかる手段により、ボーリングバーの先端部５を凝固した硫黄３で支持することができ、先端工具６の芯振れを防ぎ、硫黄と共に内面を加工することにより、内径振れの少ないロングシャフトを加工することができる。
【０００４】
上述した工程で完成したロングシャフトは、その内径の振れを測定し、所定の値以内となるようにする必要がある。このため、従来は、汎用のＮＣ旋盤を使用し、ロングシャフトをＮＣ旋盤のチャックでチャッキングして芯出し、一端に測定子を取り付けた細長い計測ロッドをロングシャフト内に挿入して、内径深穴部の振れを例えば５〜６ケ所計測していた。
【０００５】
また、本願発明と同一の出願人は、同様の計測を行うために、先に、「シャフト内径振れ計測機」（特開平６−３４７２０３号公報）を創案し出願している。この装置は、図６に示すように、計測軸７の中間にヘッド８ａの移動量を計測する計測装置８と、支持軸９ａを中心に揺動可能な接触子９を組み込み、ワイヤ１０で接触子９を計測軸７の内部に縮めた状態で計測装置８をシャフト１内に挿入し、内部でスプリング１１により接触子９を軸から突出させ、その先端をシャフト１の内面に当接させて、内径の振れを計測するようになっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ロングシャフトの全長は約６ｍ前後あり、その内部を全長にわたり計測するためには、計測ロッドの長さも約６ｍ程度必要となり、内径振れ計測のために全長が約１２ｍ以上必要となる。また、ロングシャフトの一部は細くくびれているため、この細い部分から計測装置を挿入し、内部の直径が大きくなった部分の内径の振れを計測する必要がある。
【０００７】
しかし、上述した汎用のＮＣ旋盤を用いる場合には、汎用のＮＣ旋盤では十分な長さがないため、計測ロッドの長さを約３ｍ程度に制限し、ロングシャフトの全長の約半分を一旦計測し、次いで左右を逆にして再度残りの半分を計測する必要があり、計測の段取り作業が倍になり、時間がかかるばかりでなく、正確な位置の再現が困難であり、測定誤差が大きくなる等の問題点があった。また、先端に計測装置を取り付けた細長い計測ロッドを内径の小さい部分を通し、全体を斜めに傾けて、内径の大きい部分の計測を行うため、計測部の正確な位置決めが難しかった。
【０００８】
また、特開平６−３４７２０３号の装置を用いる場合には、計測軸７を両端支持するために、装置全長は更に長くなる問題点がある。また、この場合には、細長い計測軸７の中央部に接触子９が取付けられ、接触子をスプリングでシャフト内面に押付けながら計測するため、その反力で計測軸７が撓み、計測誤差が大きくなりやすい問題点があった。
【０００９】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ロングシャフトの全長に対して装置全長を比較的短くでき、内径の小さい部分を容易に通すことができかつ測定部の正確な位置決めができ、更に測定反力による撓みの影響の小さいロングシャフトの内径振れ計測装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ロングシャフトを軸心を中心に回転可能に支持する回転支持装置と、測定工具をロングシャフト内を軸心に沿って移動させる工具移動装置とを備え、前記測定工具は、ロングシャフトの軸心に沿って延びる中空バーと、その内部を貫通して延びる拡縮用ロッドと、内径振れ計測具を有する測定具支持部と、該測定具支持部と中空バーの先端部とを連結する平行リンクと、を備え、前記平行リンクは、両端がピン結合され互いに平行な２本のリンク棒からなり、該リンク棒の少なくとも一方は、中空バーへの取付部にピンの軸心を中心に回転可能なピニオン歯車を有し、前記拡縮用ロッドはピニオン歯車と噛合するラック部を有し、これにより拡縮用ロッドの軸方向移動によりリンク棒をピニオン歯車により揺動させて測定具支持部を姿勢を保持したまま半径方向に移動するように構成されている、ことを特徴とするロングシャフトの内径振れ計測装置が提供される。
【００１１】
上記本発明の構成によれば、測定具支持部と中空バーの先端部とが平行リンクで連結されているので、拡縮用ロッドを軸方向に移動して測定具支持部を半径方向に拡縮することにより、平行リンクにより内径振れ測定具の姿勢を保持したまま半径方向に拡縮することができる。
従って、内径振れ測定具を縮径した状態で測定工具をロングシャフト内に挿入し、回転支持装置によりロングシャフトを回転させ、その状態で内径振れ計測具を拡径してロングシャフトの内面に押付け、内径振れ計測具によりロングシャフトの内面の内径振れ計測を行うことができる。
【００１３】
また、平行リンクの２本のリンク棒を揺動させて縮径することにより、内径の小さい部分を容易に通すことができる。また、平行リンクにより、内径振れ測定具の姿勢が保持されるので、平行リンクの揺動角度と中空バーの挿入長さから、測定部の正確な位置決めができる。更に内径振れ計測具として測定力の極めて小さい電子マイクロ等を用いることにより、測定反力による撓みの影響をほとんどなくすことができる。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記回転支持装置は、軸心に沿って貫通する開口を有しロングシャフトの一端を挟持して軸心を中心に回転するチャック装置と、ロングシャフトの他端部を回転可能に支持する回転支持具とからなり、前記工具移動装置は、ロングシャフトの両端から挿入するように１対設けられ、ロングシャフトの全長のほぼ半分をそれぞれ計測するようになっている。この構成により、ロングシャフトの全長に対して両側にその半分ずつあれば足り、装置全長を比較的短くできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、本発明によるロングシャフトの内径振れ計測装置の全体構成図である。この図において、本発明のロングシャフトの内径振れ計測装置２０は、ロングシャフト１を軸心Ｚ−Ｚを中心に回転可能に支持する回転支持装置２２と、測定工具２４をロングシャフト１内を軸心に沿って移動させる工具移動装置２６とを備えている。
【００１６】
回転支持装置２２は、軸心Ｚ−Ｚに沿って貫通する開口を有しロングシャフト１の一端１ａ（この図で左端）を挟持して軸心を中心に回転するチャック装置２３ａと、ロングシャフト１の他端部１ｂを回転可能に支持する回転支持具２３ｂとからなる。チャック装置２３ａは、ロングシャフト１を調心して挟持できるチャックを有し、その軸心を中心に手動又は電動で回転できるようになっている。回転支持具２３ｂは、軸心Ｚ−Ｚに平行な回転軸を有する１対のローラからなり、ロングシャフト１に設けられた所定の回転基準位置を支持するようになっている。チャック装置２３ａと回転支持具２３ｂは共通の架台１２に取付けられ、ロングシャフト１の高精度での回転支持が確保されている。
【００１７】
また図１に示すように工具移動装置２６は、ロングシャフト１の両端から挿入するように１対設けられ、ロングシャフト１の全長のほぼ半分をそれぞれ計測するようになっている。この構成により、ロングシャフト１の全長に対して両側にその半分ずつあれば足り、装置全長を比較的短くできる。
【００１８】
図２は、図１における主要部の拡大図であり、図３は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。図２及び図３に示すように、測定工具２４は、ロングシャフト１の軸心に沿って延びる中空バー２７と、その内部を貫通して延びる拡縮用ロッド２８と、内径振れ計測具２９を有する測定具支持部３０と、測定具支持部３０と中空バー２７の先端部とを連結する平行リンク３１と、からなる。
【００１９】
平行リンク３１は、両端がピン結合された２本のリンク棒３１ａからなる。このリンク棒３１ａの少なくとも一方（この図では上側）は、中空バー２７への取付部にピン３２の軸心を中心に回転可能なピニオン歯車３３ａを有する。また、拡縮用ロッド２８はピニオン歯車３３ａと噛合するラック部３４ａをその内方端に有する。更に、拡縮用ロッド２８の外方端には、別のラック部３４ｂが設けられ、このラック部３４ｂと噛合するピニオン歯車３３ｂの回転により拡縮用ロッド２８を軸方向に移動できるようになっている。なお、図１に示すように、ラック部３４ｂとピニオン歯車３３ｂは、内径振れ計測装置２０の外方端部に位置しており、外部から容易に操作できるようになっている。
【００２０】
上述した構成により、拡縮用ロッド２８の軸方向移動によりリンク棒３１ａをピニオン歯車３３ａにより揺動させて測定具支持部３０を半径方向に拡縮することができる。
【００２１】
また、図３に示すように、中空バー２７は全体として矩形断面を有し、その内部を拡縮用ロッド２８が貫通するようになっている。工具移動装置２６は、矩形断面を上下に接する上下一対のＶローラユニット３５からなり、このＶローラユニットはロングシャフト１の軸方向に間隔を隔てて両側に２つづつ設けられ、中空バー２７を水平に保持したまま、手動または電動により軸方向に移動できるようになっている。
【００２２】
上述した構成により、図２に示すように、測定具支持部３０と中空バー２７の先端部とが平行リンク３１で連結されているので、拡縮用ロッド２８を軸方向に移動して測定具支持部３０を半径方向に拡縮することにより、平行リンク３１により内径振れ測定具２９の姿勢を保持したまま半径方向に拡縮することができる。
【００２３】
従って、内径振れ測定具２９を縮径した状態で測定工具２４をロングシャフト１内に挿入し、内径振れ計測具２９を拡径してロングシャフト１の内面に押付け、その状態で回転支持装置２２によりロングシャフト１を回転させことにより、内径振れ計測具２９によりロングシャフト１の内面の内径振れ計測を行うことができる。
【００２４】
また、平行リンク３１の２本のリンク棒３１ａを揺動させて縮径することにより、内径の小さい部分を容易に通すことができる。更に平行リンク３１により、内径振れ測定具２９の姿勢が保持されるので、平行リンク３１の揺動角度と中空バー２７の挿入長さから、測定部の正確な位置決めができる。また内径振れ計測具２９として測定力の極めて小さい電子マイクロ等を用いることにより、測定反力による撓みの影響をほとんどなくすことができる。なお、電子マイクロ２９の出力は、中空バー２７を通して外部の記録装置３６に入力され、内径振れを計測し記録することができる。
【００２５】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】
上述したように、本発明により、従来の内径振れ計測に用いていた高価なＮＣ旋盤を用いることなく、ロングシャフトの内径振れ計測ができ、リーディングタイムを短縮し、品質を安定化することができる。すなわち、本発明のロングシャフトの内径振れ計測装置は、ロングシャフトの全長に対して装置全長を比較的短くでき、内径の小さい部分を容易に通すことができかつ測定部の正確な位置決めができ、更に測定反力による撓みの影響の小さい、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるロングシャフトの内径振れ計測装置の全体構成図である。
【図２】図１における主要部の拡大図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】ロングシャフトの部分断面図である。
【図５】従来の加工手段の工程説明図である。
【図６】本願発明と同一の出願人による先行技術の説明図である。
【符号の説明】
１ロングシャフト
２コアバー
３硫黄
４ボーリングバー
５先端部
６工具
７計測軸
８計測装置
９接触子
１０ワイヤ
１１スプリング
１２架台
２０ロングシャフトの内径振れ計測装置
２２回転支持装置
２３ａチャック装置
２３ｂ回転支持具
２４測定工具
２６工具移動装置
２７中空バー
２８拡縮用ロッド
２９内径振れ計測具（電子マイクロ）
３０測定具支持部
３１平行リンク
３１ａリンク棒
３２ピン
３３ａ，３３ｂピニオン歯車
３４ａ，３４ｂラック部
３５Ｖローラユニット
３６記録装置

Claims

ロングシャフトを軸心を中心に回転可能に支持する回転支持装置と、測定工具をロングシャフト内を軸心に沿って移動させる工具移動装置とを備え、
前記測定工具は、ロングシャフトの軸心に沿って延びる中空バーと、その内部を貫通して延びる拡縮用ロッドと、内径振れ計測具を有する測定具支持部と、該測定具支持部と中空バーの先端部とを連結する平行リンクと、を備え、
前記平行リンクは、両端がピン結合され互いに平行な２本のリンク棒からなり、該リンク棒の少なくとも一方は、中空バーへの取付部にピンの軸心を中心に回転可能なピニオン歯車を有し、前記拡縮用ロッドはピニオン歯車と噛合するラック部を有し、これにより拡縮用ロッドの軸方向移動によりリンク棒をピニオン歯車により揺動させて測定具支持部を姿勢を保持したまま半径方向に移動するように構成されている、
ことを特徴とするロングシャフトの内径振れ計測装置。
前記回転支持装置は、軸心に沿って貫通する開口を有しロングシャフトの一端を挟持して軸心を中心に回転するチャック装置と、ロングシャフトの他端部を回転可能に支持する回転支持具とからなり、前記工具移動装置は、ロングシャフトの両端から挿入するように１対設けられ、ロングシャフトの全長のほぼ半分をそれぞれ計測するようになっている、ことを特徴とする、請求項１に記載のロングシャフトの内径振れ計測装置。