JP4003706B2

JP4003706B2 - Inner surface measuring device

Info

Publication number: JP4003706B2
Application number: JP2003197044A
Authority: JP
Inventors: 克哉山内; 浩大関
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2023-07-15
Also published as: JP2005037148A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のクランクシャフトを軸支する軸受等の内周面の真円度、円筒度、同心度、内径等を測定する内周面測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関のクランクシャフトを軸支する軸受は、シリンダブロック側とベアリングキャップ側とに分割して形成されており、軸方向に複数個配設されている。シリンダブロック側の軸受部とベアリングキャップ側の軸受部は、それぞれの製造段階では真円度、円筒度、同心度、内径等は設計寸法通りに製作されている。しかしながら、ベアリングキャップをシリンダブロックに組み付けるために締結ボルトによって締めつけると、その締め付け力によって歪みが生じる。従って、ベアリングキャップをシリンダブロックに装着した状態における軸受の真円度、円筒度、同心度、内径等測定する必要がある。
【０００３】
上述した内燃機関のクランクシャフトを軸支する軸受等の内周面の真円度、円筒度、同心度、内径等の測定は、一般にエアーマイクロメータ、電気マイクロメータ、シリンダゲージが用いられている。また、リング状部品の内径測定装置として、中央部に開口を有するリング状部品の載置テーブル上にＶガイドを設け、該Ｖガイドの頂角を２等分するライン上にスライダをスライドしうるように配設し、該スライダを上記載置テーブルの開口に貫通させ、該スライダの載置テーブル上の貫通部分に測定子を設け、上記Ｖガイドにリング状部品を当接させて該リング状部品内周面の２つの当接箇所を上記測定子のスライド方向両側に位置させ、上記測定子を上記当接箇所の一方から他方までスライドさせ、該測定子のスライド距離からリング状部品の内径を測定するようにしたものが提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
【特許文献１】
実開平６−５１８０７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
而して、上述した測定装置は、１断面につき１か所あるいは数カ所しか測定できないため、全体の真円度を測定することができない。また、上述した測定装置は、内燃機関のクランクシャフトを軸支する軸受のように軸方向に複数個配設されている部品を測定することは困難である。なお、内周面の真円度、円筒度、同心度、内径等を高精度に測定する測定器として３次元測定機が実用化されているが、３次元測定機は非常に高価である。
【０００６】
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、その主たる技術的課題は、内燃機関のクランクシャフトを軸支する軸受のように軸方向に深く複数個配設されている被測定物や深穴の真円度、円筒度、同心度、内径を高精度に測定することができ、かつ安価な内周面測定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決するために、本発明によれば、測定領域に第１のスピンドル支持穴を備えた基台と、該基台に配設され該測定領域の上方位置において該第１のスピンドル支持穴と同一軸線上に設けられた第２のスピンドル支持穴を備えたスピンドル支持部を有する支持枠と、該基台上に配設され該測定領域と被測定物載置領域との間を移動可能に構成された被測定物を載置するテーブルと、該第１のスピンドル支持穴と該測定領域に位置付けられた被測定物の被測定穴および該第２のスピンドル支持穴を挿通して着脱可能に配設されるスピンドルと、該スピンドル内に軸方向に移動可能に配設された計測手段と、該計測手段を該スピンドル内に軸方向に移動せしめる移動手段と、該スピンドルを回転せしめる回転手段と、を具備している、ことを特徴とする内周面測定装置が提供される。
【０００８】
上記移動手段は、上記スピンドル内に軸方向に沿って配設され回転可能に支持された雄ネジロッドと、該雄ネジロッドに螺合され上記計測手段が装着されている雌ネジブロックと、該雄ネジロッドを回転駆動するサーボモータとからなっている。また、上記回転手段は、上記サーボモータと、該サーボモータと上記スピンドルとの間に配設されたクラッチを具備している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された内周面測定装置の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
図１には本発明に従って構成された内周面測定装置の側面図が示されており、図２には図１におけるＡ−Ａ断面図が示されている。図示の内周面測定装置は、矩形状の基台２を具備している。この基台２の上面には、長手方向（図１において左右方向）に延びる２本の案内レール２１、２２が平行に配設されている。また、基台２の図１において右端部中央の測定領域には第１のスピンドル支持穴２３が設けられている。この第１のスピンドル支持穴２３には、ラジアルエアベアリング２４が装着されている。このように構成された基台２の図１において右端部には、門型の支持枠３が配設されている。この門型の支持枠３は、基台２の図１において両側部上面にそれぞれ立設された支持柱部３１、３２と、該支持柱部３１と３２の上端を連結するスピンドル支持部３３とからなっている。測定領域の上方位置であるスピンドル支持部３３の中央部には、第２のスピンドル支持穴３３１が上下方向に貫通して設けられている。この第２のスピンドル支持穴３３１の下部にはラジアルエアベアリング３４が装着され、その上部には後述するスピンドルの被支持フランジを支持するスラストベアリング３５が配設されている。なお、上記基台２に設けられた第１のスピンドル支持穴２３とスピンドル支持部３３に設けられた第２のスピンドル支持穴３３１は、同一軸線上に設けられている。従って、第１のスピンドル支持穴２３に装着されたラジアルエアベアリング２４と第２のスピンドル支持穴３３１に装着されたラジアルエアベアリング３４およびスラストベアリング３５は、同一軸線上に配設されることになる。
【００１０】
上記基台２上には、上記２本の案内レール２１、２２に沿って移動可能に構成された被測定物を載置するテーブル４が配設されている。このテーブル４の下面には、上記案内レール２１、２２にそれぞれ嵌合する被案内溝４１１、４２１を備えた移動ブロック４１、４２が配設されている。また、テーブル４の図１において右端部の幅方向中央部には、図２に示すようにスピンドル挿通穴４３が設けられている。このように構成されたテーブル４は、案内レール２１、２２上に沿って図１において２点差線で示す被測定物載置領域と実線で示す測定領域の間を移動することができる。なお、基台２には、テーブル４が測定位置に位置付けられた状態で図１において右方への移動を規制するストッパー２５が設けられている。
【００１１】
図示の実施形態における内周面測定装置は、測定領域に位置付けられたテーブル４上に載置された被測定物の被測定穴を挿通して配設されるスピンドル５を具備している。このスピンドル５は、測定手段支持部５１と、該測定手段支持部５１の上端に連続して形成された円柱状の第１の被回転支持部５２と、該第１の被回転支持部５２の上端に設けられた被支持フランジ５３と、測定手段支持部５１の下端に接続して設けられた円筒状の第２の回転被支持部５４とからなっている。測定手段支持部５１は、図３に示すように外周の一側（図３において右側）が開放された収容空間５１１を備えている。この収容空間５１１は、横断面が矩形状に形成され軸方向に沿って設けられている。この収容空間５１１を形成する図３において左側壁には上下方向にのびる案内レール５１２が設けられている。
【００１２】
上記スピンドル５の測定手段支持部５１に形成された収容空間５１１に中心部には、雄ネジロッド６が軸方向に沿って配設されている。この雄ネジロッド６は、その上端部が図４に示すように上記第１の被回転支持部５２の下端部に装着されたベアリング６１によって回転可能に軸支され、その下端部が図５に示すように上記第２の被回転支持部５４に装着されたベアリング６２によって回転可能に軸支されている。このように構成された雄ネジロッド６には、雌ネジブロック６３が螺合されている。この雌ネジブロック６３は直方体状に形成されており、その図３において左側面には上記案内レール５１２に嵌合する被案内溝６３１が形成されている。従って、雄ネジロッド６を一方向または他方向に回転することにより、雌ネジブロック６３は測定手段支持部５１の収容空間５１１を案内レール５１２に沿って上下方向に移動せしめられる。雌ネジブロック６３には、上記測定手段支持部５１の収容空間５１１の開放側側面に計測手段としての変位センサ７が装着されている。この変位センサ７は、接触式センサでも被接触式センサでもよく、その検出信号を後述するコンピュータに送る。
【００１３】
図示の実施形態における内周面測定装置は、上記雄ネジロッド６およびスピンドル５を回動する回動機構８を具備している。この回動機構８は、図５に示すように正転および逆転可能なサーボモータ８１と、該サーボモータ８１の駆動軸８１１に連結された回転軸８２と、該回転軸８２からスピンドル５へ駆動力を伝達または遮断する電磁クラッチ８３とを備えており、これらはケース８４によって上記基台２の下面に装着されている。上記回転軸８２の上端部には横断面が正方形の嵌合凹部８２１が形成されており、この嵌合凹部８２１に上記雄ネジロッド６の下端部に形成された横断面が正方形の係合部６３１が嵌合するようになっている。上記電磁クラッチ８３の上部には駆動板８３１が配設され、該駆動板８３１に上方に突出する駆動ピン８３２が配設されている。この駆動ピン８３２に上記スピンドル５の第２の被回転支持部５４の下面に形成された嵌合穴５４１が嵌合するようになっている。このように構成された電磁クラッチ８３は、除勢されているときには回転軸８２からスピンドル５への動力伝達が遮断されており、付勢されるとサーボモータ８１から回転軸８２に伝達された駆動力は、駆動板８３１および駆動ピン８３２を介してスピンドル５の第２の被回転支持部５４に伝達する。
【００１４】
以上のように構成された回動機構８は、電磁クラッチ８３が除勢されている状態ではサーボモータ８１から回転軸８２に伝達された駆動力を雄ネジロッド６に伝達し、該雄ネジロッド６を回転駆動する。この結果、雄ネジロッド６に螺合された雌ネジブロック６３は、上方または下方に移動せしめられる。従って、サーボモータ８１、回転軸８２、雄ネジロッド６および変位センサ７を装着した雌ネジブロック６３は、計測手段をスピンドル内に軸方向に移動せしめる移動手段として機能する。また、回動機構８は、電磁クラッチ８３が付勢されるとサーボモータ８１から回転軸８２に伝達された駆動力は、駆動板８３１および駆動ピン８３２を介してスピンドル５の第２の被回転支持部５４に伝達し、スピンドル５を回転駆動する。このとき回転軸８２によって雄ネジロッド６も回転するので、雄ネジロッド６とスピンドル５とともに回転する雌ネジブロック６３との間には相対回転速度差が生じないため、雌ネジブロック６３は軸方向に移動することはない。従って、サーボモータ８１、回転軸８２および電磁クラッチ８３は、スピンドルを回転せしめる回転手段として機能する。
【００１５】
図示の実施形態における内周面測定装置は、上記スピンドル５の回転を規制する回転規制手段８５を具備している。この回転規制手段８５は、ケース８４に配設されたエアシリンダ８５１と、該エアシリンダ８５１のピストンロッド８５２の先端に配設されたブレーキパッド８５３とからなっており、ブレーキパッド８５３を上記電磁クラッチ８３の駆動板８３１の外周面に押圧することにより、スピンドル５の回転を規制する。
【００１６】
以上のように構成された内周面測定装置は、図６に示すように変位センサ７からの検出信号を演算処理するコンピュータ９に出力する。コンピュータ９は、演算結果を表示手段９１に表示し、また、プリンタ９２に出力する。
【００１７】
図示の実施形態における内周面測定装置は以上のように構成されており、以下内燃機関のクランクシャフトを軸支する軸受の内周面を測定する作動について説明する。
測定作業を開始するに際しては、テーブル４は図１において２点差線で示す被測定物載置領域に位置付けられている。また、スピンドル５は、支持枠３のスピンドル支持部３３から上方に抜き取られている。被測定物載置領域に位置付けられているテーブル４の所定位置に内燃機関のシリンダブロック１０を載置し、図示しない固定手段によって固定する。テーブル４の所定位置にシリンダブロック１０を固定したならば、テーブル４を図１において実線で示す測定領域に位置付ける。
【００１８】
シリンダブロック１０を所定位置に固定したテーブル４が測定領域に位置付けられると、図７に示すようにスピンドル支持部３３に装着されたスラストベアリング３５およびラジアルエアベアリング３４と、基台２に装着されたラジアルエアベアリング２４と、シリンダブロック１０のクランクシャフトを軸支する各軸受１００およびテーブル４に設けられたスピンドル挿通穴４３の軸中心線が同一軸線上に位置付けられる。このようにして、シリンダブロック１０を所定位置に固定したテーブル４を測定領域に位置付けたならば、図７に示すようにスピンドル５を支持枠３のスピンドル支持部３３の上方からスラストベアリング３５およびラジアルエアベアリング３４を通して、シリンダブロック１０に設けられた各軸受１００の内を挿通して配設する。このとき、軸受１００はシリンダブロック側軸受部１０１部にはベアリングキャッブ１０２が装着されている。このようにしてスピンドル５を配設し被支持フランジ５３がスラストベアリング３５上に当接した状態で、スピンドル５はスラストベアリング３５とラジアルエアベアリング３４およびラジアルエアベアリング２４によって回転可能に支持される。この状態において、図５に示すように第２の被回転支持部５４の下面に形成された嵌合穴５４１が電磁クラッチ８の駆動板８３１に立設された駆動ピン８３２に嵌合するとともに、雄ネジロッド６の下端部に形成された係合部６３１が回転軸８２の上端部に設けられた嵌合凹部８２１に嵌合する。このようにして、計測準備が終了する。
【００１９】
次に、サーボモータ８１を正転または逆転駆動して雄ネジロッド６を一方向または他方向に回転し、雌ネジブロック６３を上方または下方に移動することにより、雌ネジブロック６３に装着された変位センサ７を例えば上記シリンダブロック１０に設けられたクランクシャフトを軸支する軸受１００の最下位の軸受位置に位置付ける。このとき、電磁クラッチ８は除勢されているとともに、回転規制手段８５のエアシリンダ８５１を作動してブレーキパッド８５３を上記電磁クラッチ８３の駆動板８３１の外周面に押圧し、スピンドル５の回転を規制する。次に、エアシリンダ８５１の作動を解除してブレーキパッド８５３による駆動板８３１への押圧を解除する。そして、電磁クラッチ８を付勢してサーボモータ８１を例えば正転方向に駆動し、スピンドル５を１回転する。この結果、スピンドル５とともに回転する雌ネジブロック６３に装着された変位センサ７は、軸受１００の内周面に沿って１回転し、その検出信号をコンピュータ９に送る。コンピュータ９は、入力した検出信号を演算処理し、その結果を例えば図８に示す形態で表示手段９１に表示する。図８は所定寸法の半径を有する複数の円および角度が示されたグラフであり、このグラフに変位センサ７からの検出信号をコンピュータ９によって演算処理した結果が図示のようにプロットされる。図８から軸受１００の内周面の真円度、円筒度、同心度、内径を計測することができる。
【００２０】
以上のようにして、上記シリンダブロック１０に設けられた軸受１００の最下位の軸受についての計測を終了したら、サーボモータ８１を正転駆動して雄ネジロッド６を一方向に回転し、雌ネジブロック６３を上方に移動することにより、雌ネジブロック６３に装着された変位センサ７を最下位から２番目の軸受１００に対応する位置に位置付ける。そして、上述したようにスピンドル５を１回転して２番目の軸受１００の内周面を計測する。このような動作を３番目および最上位の軸受１００に対しても実行することにより、シリンダブロック１０に設けられた軸受１００の全てについて測定することができる。
【００２１】
以上のように、図示の実施形態における内周面測定装置によれば、回転規制手段８５を作動してスピンドル５の回転を規制した状態でサーボモータ８１を正転または逆転駆動して雄ネジロッド６を一方向又は他方に回転することにより、変位センサ７を装着した雌ネジブロック６３の上下方向に移動することができるので、軸方向に複数個配設されている部品の内周面や深穴の内周面の測定も容易に行うことができる。また、図示の実施形態における内周面測定装置によれば、スピンドル５を１回転することにより変位センサ７を被測定物の内周面の角度と変位情報を得ることができるので、真円度、円筒度、同心度、内径を容易に計測することができる。なお、上述した実施形態においては回転駆動手段としてサーボモータ８１を用いた例を示したが、回転駆動手段としてはステップモータ等他の駆動手段を用いることができる。また、上記実施形態においては計測手段の移動手段として雄ネジロッド６を用いた例を示したが、移動手段としてはプーリとベルト等他の移動機構を用いてもよい。更に、上記実施形態において内径測定時には、リングゲージを計測位置に近接して設けてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明による内周面測定装置によれば、移動手段によって計測手段をスピンドル内に軸方向に移動せしめることができるので、軸方向に複数個配設されている部品の内周面や深穴の内周面の測定も容易に行うことができる。また、本発明による内周面測定装置によれば、回転手段によってスピンドルを１回転することにより計測手段を被測定物の内周面の角度と変位情報を得ることができるので、真円度、円筒度、同心度、内径を容易に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された内周面測定装置の側面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図。
【図３】図２におけるＢ−Ｂ断面図。
【図４】図２におけるＣ部拡大図。
【図５】図２におけるＤ部拡大図。
【図６】本発明による内周面測定装置を構成する変位センサからの検出信号を演算処理する処理システムの概略構成図。
【図７】本発明による内周面測定装置を構成するスピンドルの装着状態を示す説明図。
【図８】図６に示す処理システムによって出力されるグラフの位置例を示す説明図。
【符号の説明】
２：基台
２１、２２：案内レール
２３：第１のスピンドル支持穴
２４：ラジアルエアベアリング
２５：ストッパー
３：支持枠
３１、３２：支持柱部
３３：スピンドル支持部
３３１：第２のスピンドル支持穴
３４：ラジアルエアベアリング
３５：スラストベアリング
４：テーブル
４１、４２：移動ブロック
４１１、４２１：被案内溝
５：スピンドル
５１：測定手段支持部
５１２：案内レール
５２：第１の被回転支持部
５３：被支持フランジ
５４：第２の回転被支持部
６：雄ネジロッド
６１、６２：ベアリング
６３：雌ネジブロック
６３１：被案内溝
７：変位センサ
８：回動機構
８１：サーボモータ
８２：回転軸
８３：電磁クラッチ
８５：規制手段
８５１：エアシリンダ
９：コンピュータ
９１：表示手段
９２：プリンタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inner peripheral surface measuring device that measures the roundness, cylindricity, concentricity, inner diameter and the like of an inner peripheral surface of a bearing or the like that supports a crankshaft of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
The bearings that support the crankshaft of the internal combustion engine are divided into a cylinder block side and a bearing cap side, and a plurality of bearings are arranged in the axial direction. The bearing portion on the cylinder block side and the bearing portion on the bearing cap side are manufactured according to design dimensions in terms of roundness, cylindricity, concentricity, inner diameter, and the like at each manufacturing stage. However, when the bearing cap is tightened with a fastening bolt to assemble the bearing cap to the cylinder block, distortion occurs due to the tightening force. Therefore, it is necessary to measure the roundness, cylindricity, concentricity, inner diameter, etc. of the bearing with the bearing cap mounted on the cylinder block.
[0003]
In general, an air micrometer, an electric micrometer, or a cylinder gauge is used to measure the roundness, cylindricity, concentricity, inner diameter, etc. of the inner peripheral surface of a bearing or the like that supports the crankshaft of the internal combustion engine described above. . Further, as an inner diameter measuring device for a ring-shaped component, a V guide is provided on a mounting table for a ring-shaped component having an opening in the center, and the slider can be slid on a line that divides the vertex angle of the V guide into two equal parts The slider is penetrated through the opening of the mounting table, a measuring element is provided in the penetrating portion of the slider on the mounting table, and a ring-shaped component is brought into contact with the V guide to form the ring Two contact locations on the inner peripheral surface of the component are positioned on both sides of the probe in the sliding direction, the probe is slid from one of the contact locations to the other, and the inner diameter of the ring-shaped component is determined from the slide distance of the probe. There are proposals to measure the above. (For example, refer to Patent Document 1.)
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 6-51807 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, since the measuring apparatus described above can measure only one place or several places per section, it cannot measure the total roundness. In addition, it is difficult for the measuring apparatus described above to measure a plurality of components arranged in the axial direction, such as a bearing that supports the crankshaft of the internal combustion engine. Although a three-dimensional measuring machine has been put to practical use as a measuring instrument that measures the roundness, cylindricity, concentricity, inner diameter, and the like of the inner peripheral surface with high accuracy, the three-dimensional measuring machine is very expensive.
[0006]
The present invention has been made in view of the above points, and the main technical problem thereof is that a plurality of objects to be measured and the depth of the object to be measured are arranged deep in the axial direction like a bearing that supports a crankshaft of an internal combustion engine. An object of the present invention is to provide an inexpensive inner peripheral surface measuring device that can measure the roundness, cylindricity, concentricity, and inner diameter of a hole with high accuracy.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above technical problem, according to the present invention, a base provided with a first spindle support hole in a measurement region, and the first base disposed on the base at a position above the measurement region. A support frame having a spindle support portion having a second spindle support hole provided on the same axis as the spindle support hole, and a space between the measurement area and the measurement object placement area disposed on the base. A table on which an object to be measured configured to be movable is placed, the first spindle support hole, the measurement hole of the object positioned in the measurement region, and the second spindle support hole A spindle that is detachably mounted, a measuring means that is axially movable in the spindle, a moving means that moves the measuring means axially in the spindle, and a spindle that rotates. And rotating means , Circumference measuring device is provided inside, characterized in that.
[0008]
The moving means includes a male screw rod disposed in the spindle along the axial direction and rotatably supported, a female screw block screwed into the male screw rod and mounted with the measuring means, and the male screw rod It consists of a servo motor that rotates the motor. The rotating means includes the servo motor and a clutch disposed between the servo motor and the spindle.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of an inner peripheral surface measuring apparatus constructed according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a side view of an inner peripheral surface measuring apparatus constructed according to the present invention, and FIG. 2 shows a cross-sectional view taken along line AA in FIG. The illustrated inner peripheral surface measuring apparatus includes a rectangular base 2. Two guide rails 21 and 22 extending in the longitudinal direction (left and right direction in FIG. 1) are arranged in parallel on the upper surface of the base 2. Further, a first spindle support hole 23 is provided in the measurement region at the center of the right end in FIG. A radial air bearing 24 is mounted in the first spindle support hole 23. A gate-shaped support frame 3 is disposed at the right end of the base 2 configured as described above in FIG. The gate-shaped support frame 3 includes support column portions 31 and 32 erected on the upper surfaces of both sides in FIG. 1 of the base 2, and a spindle support portion 33 that connects the upper ends of the support column portions 31 and 32. It is made up of. A second spindle support hole 331 is provided penetrating in the vertical direction at the center of the spindle support 33 that is located above the measurement region. A radial air bearing 34 is attached to the lower part of the second spindle support hole 331, and a thrust bearing 35 for supporting a supported flange of the spindle, which will be described later, is disposed on the upper part. Note that the first spindle support hole 23 provided in the base 2 and the second spindle support hole 331 provided in the spindle support portion 33 are provided on the same axis. Therefore, the radial air bearing 24 mounted in the first spindle support hole 23, the radial air bearing 34 mounted in the second spindle support hole 331, and the thrust bearing 35 are disposed on the same axis. .
[0010]
On the base 2, a table 4 on which a measurement object configured to be movable along the two guide rails 21 and 22 is placed. On the lower surface of the table 4, moving blocks 41 and 42 having guided grooves 411 and 421 that fit into the guide rails 21 and 22, respectively, are disposed. Further, as shown in FIG. 2, a spindle insertion hole 43 is provided at the central portion in the width direction of the right end portion of the table 4 in FIG. The table 4 configured as described above can move along the guide rails 21 and 22 between the measured object placement area indicated by the two-dot difference line and the measurement area indicated by the solid line in FIG. The base 2 is provided with a stopper 25 for restricting the rightward movement in FIG. 1 with the table 4 positioned at the measurement position.
[0011]
The inner peripheral surface measurement apparatus in the illustrated embodiment includes a spindle 5 that is disposed through a measurement hole of a measurement object placed on a table 4 positioned in a measurement region. The spindle 5 includes a measuring means support portion 51, a columnar first rotation support portion 52 formed continuously at the upper end of the measurement means support portion 51, and the first rotation support portion 52. It consists of a supported flange 53 provided at the upper end and a cylindrical second rotating supported portion 54 provided connected to the lower end of the measuring means support 51. As shown in FIG. 3, the measuring means support 51 includes an accommodation space 511 that is open on one side of the outer periphery (the right side in FIG. 3). The storage space 511 is formed in a rectangular shape in cross section and is provided along the axial direction. In FIG. 3, which forms the housing space 511, a left side wall is provided with a guide rail 512 extending in the vertical direction.
[0012]
A male threaded rod 6 is disposed along the axial direction at the center of the accommodation space 511 formed in the measuring means support 51 of the spindle 5. As shown in FIG. 4, the male threaded rod 6 is pivotally supported by a bearing 61 mounted on the lower end of the first rotated support portion 52, and the lower end is shown in FIG. Thus, it is rotatably supported by a bearing 62 mounted on the second rotated support portion 54. A female screw block 63 is screwed to the male screw rod 6 thus configured. The female screw block 63 is formed in a rectangular parallelepiped shape, and a guided groove 631 that fits into the guide rail 512 is formed on the left side surface in FIG. Therefore, by rotating the male screw rod 6 in one direction or the other direction, the female screw block 63 is moved in the vertical direction along the guide rail 512 in the accommodation space 511 of the measuring means support portion 51. The female screw block 63 is provided with a displacement sensor 7 as a measuring means on the open side surface of the accommodation space 511 of the measuring means supporting portion 51. The displacement sensor 7 may be a contact type sensor or a contacted type sensor, and sends a detection signal to a computer described later.
[0013]
The inner peripheral surface measuring apparatus in the illustrated embodiment includes a rotating mechanism 8 that rotates the male screw rod 6 and the spindle 5. As shown in FIG. 5, the rotating mechanism 8 includes a servo motor 81 capable of normal rotation and reverse rotation, a rotary shaft 82 connected to a drive shaft 811 of the servo motor 81, and a drive from the rotary shaft 82 to the spindle 5. An electromagnetic clutch 83 for transmitting or interrupting force is provided, and these are mounted on the lower surface of the base 2 by a case 84. A fitting recess 821 having a square cross section is formed at the upper end portion of the rotating shaft 82, and an engaging portion 631 having a square cross section formed at the lower end portion of the male screw rod 6 in the fitting recess 821. Is designed to fit. A drive plate 831 is disposed above the electromagnetic clutch 83, and a drive pin 832 that protrudes upward is disposed on the drive plate 831. A fitting hole 541 formed on the lower surface of the second rotated support portion 54 of the spindle 5 is fitted into the drive pin 832. In the electromagnetic clutch 83 configured in this way, the power transmission from the rotary shaft 82 to the spindle 5 is cut off when being deenergized, and the drive transmitted from the servo motor 81 to the rotary shaft 82 when energized. The force is transmitted to the second rotated support portion 54 of the spindle 5 through the drive plate 831 and the drive pin 832.
[0014]
The rotating mechanism 8 configured as described above transmits the driving force transmitted from the servo motor 81 to the rotating shaft 82 to the male screw rod 6 in a state where the electromagnetic clutch 83 is deenergized, and the male screw rod 6 is Rotation drive. As a result, the female screw block 63 screwed into the male screw rod 6 is moved upward or downward. Accordingly, the female screw block 63 on which the servo motor 81, the rotary shaft 82, the male screw rod 6 and the displacement sensor 7 are mounted functions as a moving means for moving the measuring means in the spindle in the axial direction. Further, when the electromagnetic clutch 83 is energized, the rotation mechanism 8 causes the driving force transmitted from the servo motor 81 to the rotating shaft 82 to be rotated by the second rotation of the spindle 5 via the driving plate 831 and the driving pin 832. The spindle 5 is rotated and transmitted to the support portion 54. At this time, since the male screw rod 6 is also rotated by the rotary shaft 82, there is no relative rotational speed difference between the male screw rod 6 and the female screw block 63 rotating together with the spindle 5, so that the female screw block 63 moves in the axial direction. Never do. Therefore, the servo motor 81, the rotating shaft 82, and the electromagnetic clutch 83 function as rotating means for rotating the spindle.
[0015]
The inner peripheral surface measuring apparatus in the illustrated embodiment includes a rotation restricting means 85 that restricts the rotation of the spindle 5. The rotation restricting means 85 includes an air cylinder 851 disposed in the case 84 and a brake pad 853 disposed at the tip of the piston rod 852 of the air cylinder 851. The brake pad 853 is connected to the electromagnetic clutch. The rotation of the spindle 5 is restricted by pressing against the outer peripheral surface of the 83 drive plate 831.
[0016]
The inner peripheral surface measuring apparatus configured as described above outputs a detection signal from the displacement sensor 7 to a computer 9 that performs arithmetic processing as shown in FIG. The computer 9 displays the calculation result on the display means 91 and outputs it to the printer 92.
[0017]
The inner peripheral surface measuring apparatus in the illustrated embodiment is configured as described above, and the operation for measuring the inner peripheral surface of the bearing that supports the crankshaft of the internal combustion engine will be described below.
When starting the measurement operation, the table 4 is positioned in the measured object placement region indicated by the two-dotted line in FIG. The spindle 5 is extracted upward from the spindle support portion 33 of the support frame 3. The cylinder block 10 of the internal combustion engine is placed at a predetermined position of the table 4 positioned in the measurement object placement region, and is fixed by fixing means (not shown). If the cylinder block 10 is fixed at a predetermined position of the table 4, the table 4 is positioned in a measurement region indicated by a solid line in FIG.
[0018]
When the table 4 with the cylinder block 10 fixed at a predetermined position is positioned in the measurement area, the thrust bearing 35 and radial air bearing 34 mounted on the spindle support 33 and the base 2 are mounted as shown in FIG. The axial center line of the radial air bearing 24, each bearing 100 that supports the crankshaft of the cylinder block 10 and the spindle insertion hole 43 provided in the table 4 is positioned on the same axis. Thus, when the table 4 with the cylinder block 10 fixed at a predetermined position is positioned in the measurement area, the spindle 5 is moved from above the spindle support portion 33 of the support frame 3 to the thrust bearing 35 and the radial as shown in FIG. Through the air bearing 34, the inside of each bearing 100 provided in the cylinder block 10 is inserted and arranged. At this time, the bearing cab 102 is attached to the cylinder block side bearing portion 101 of the bearing 100. The spindle 5 is rotatably supported by the thrust bearing 35, the radial air bearing 34, and the radial air bearing 24 in a state where the spindle 5 is disposed and the supported flange 53 is in contact with the thrust bearing 35. In this state, as shown in FIG. 5, the fitting hole 541 formed on the lower surface of the second rotated support portion 54 is fitted to the drive pin 832 erected on the drive plate 831 of the electromagnetic clutch 8, An engaging portion 631 formed at the lower end portion of the male screw rod 6 is fitted into a fitting recess 821 provided at the upper end portion of the rotating shaft 82. Thus, the measurement preparation is completed.
[0019]
Next, the displacement mounted on the female screw block 63 is performed by driving the servo motor 81 forward or reverse to rotate the male screw rod 6 in one direction or the other direction and moving the female screw block 63 upward or downward. For example, the sensor 7 is positioned at the lowest bearing position of the bearing 100 that supports the crankshaft provided in the cylinder block 10. At this time, the electromagnetic clutch 8 is de-energized, and the air cylinder 851 of the rotation restricting means 85 is operated to press the brake pad 853 against the outer peripheral surface of the drive plate 831 of the electromagnetic clutch 83 to rotate the spindle 5. regulate. Next, the operation of the air cylinder 851 is released, and the pressure on the drive plate 831 by the brake pad 853 is released. Then, the electromagnetic clutch 8 is energized to drive the servo motor 81 in, for example, the normal rotation direction, and the spindle 5 is rotated once. As a result, the displacement sensor 7 mounted on the female screw block 63 that rotates together with the spindle 5 rotates once along the inner peripheral surface of the bearing 100 and sends the detection signal to the computer 9. The computer 9 performs arithmetic processing on the input detection signal and displays the result on the display means 91 in the form shown in FIG. 8, for example. FIG. 8 is a graph showing a plurality of circles and angles having a radius of a predetermined dimension, and the result of calculation processing of the detection signal from the displacement sensor 7 by the computer 9 is plotted on this graph as shown in the figure. From FIG. 8, the roundness, cylindricity, concentricity, and inner diameter of the inner peripheral surface of the bearing 100 can be measured.
[0020]
When the measurement of the lowest bearing of the bearing 100 provided in the cylinder block 10 is completed as described above, the servomotor 81 is driven to rotate forward to rotate the male threaded rod 6 in one direction, and the female thread block. By moving 63 upward, the displacement sensor 7 mounted on the female screw block 63 is positioned at a position corresponding to the second lowest bearing 100. Then, as described above, the spindle 5 is rotated once to measure the inner peripheral surface of the second bearing 100. By performing such an operation also on the third and uppermost bearings 100, it is possible to measure all of the bearings 100 provided in the cylinder block 10.
[0021]
As described above, according to the inner peripheral surface measuring apparatus in the illustrated embodiment, the male screw rod 6 is driven by rotating the servo motor 81 forward or backward while operating the rotation restricting means 85 to restrict the rotation of the spindle 5. Can be moved in the vertical direction of the female screw block 63 to which the displacement sensor 7 is mounted, so that the inner peripheral surface and deep holes of a plurality of components arranged in the axial direction can be moved. It is also possible to easily measure the inner peripheral surface. Further, according to the inner peripheral surface measuring apparatus in the illustrated embodiment, the roundness can be obtained because the displacement sensor 7 can obtain the angle and displacement information of the inner peripheral surface of the object to be measured by rotating the spindle 5 once. The cylindricity, concentricity, and inner diameter can be easily measured. In the above-described embodiment, the servo motor 81 is used as the rotation driving unit. However, as the rotation driving unit, another driving unit such as a step motor can be used. In the above-described embodiment, an example in which the male screw rod 6 is used as the moving unit of the measuring unit has been described. However, other moving mechanisms such as a pulley and a belt may be used as the moving unit. Furthermore, in the above embodiment, when measuring the inner diameter, a ring gauge may be provided close to the measurement position.
[0022]
【The invention's effect】
According to the inner peripheral surface measuring apparatus of the present invention, the measuring means can be moved in the axial direction in the spindle by the moving means. Therefore, the inner peripheral surface and the deep hole of a plurality of components arranged in the axial direction can be obtained. Measurement of the inner peripheral surface can also be easily performed. In addition, according to the inner peripheral surface measuring apparatus of the present invention, since the measuring means can obtain the angle and displacement information of the inner peripheral surface of the object to be measured by rotating the spindle once by the rotating means, the roundness, Cylindricity, concentricity, and inner diameter can be easily measured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of an inner peripheral surface measuring apparatus configured according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
4 is an enlarged view of a portion C in FIG.
FIG. 5 is an enlarged view of a portion D in FIG.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a processing system that performs arithmetic processing on a detection signal from a displacement sensor that constitutes an inner peripheral surface measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is an explanatory view showing a mounting state of a spindle constituting the inner peripheral surface measuring apparatus according to the present invention.
8 is an explanatory diagram showing an example of a position of a graph output by the processing system shown in FIG. 6. FIG.
[Explanation of symbols]
2: base 21, 22: guide rail 23: first spindle support hole 24: radial air bearing 25: stopper 3: support frame 31, 32: support column part 33: spindle support part 331: second spindle support hole 34: Radial air bearing 35: Thrust bearing 4: Table 41, 42: Moving block 411, 421: Guided groove 5: Spindle 51: Measuring means support part 512: Guide rail 52: First rotated support part 53: Covered Support flange 54: second rotation supported portion 6: male screw rod 61, 62: bearing 63: female screw block 631: guided groove 7: displacement sensor 8: rotating mechanism 81: servo motor 82: rotating shaft 83: electromagnetic Clutch 85: Restricting means 851: Air cylinder 9: Computer 91: Display means 92: Printer

Claims

測定領域に第１のスピンドル支持穴を備えた基台と、該基台に配設され該測定領域の上方位置において該第１のスピンドル支持穴と同一軸線上に設けられた第２のスピンドル支持穴を備えたスピンドル支持部を有する支持枠と、該基台上に配設され該測定領域と被測定物載置領域との間を移動可能に構成された被測定物を載置するテーブルと、該第１のスピンドル支持穴と該測定領域に位置付けられた被測定物の被測定穴および該第２のスピンドル支持穴を挿通して着脱可能に配設されるスピンドルと、該スピンドル内に軸方向に移動可能に配設された計測手段と、該計測手段を該スピンドル内に軸方向に移動せしめる移動手段と、該スピンドルを回転せしめる回転手段と、を具備している、ことを特徴とする内周面測定装置。A base having a first spindle support hole in the measurement region, and a second spindle support disposed on the base and provided on the same axis as the first spindle support hole at a position above the measurement region A support frame having a spindle support portion provided with a hole, and a table for placing a measurement object disposed on the base and configured to be movable between the measurement area and the measurement object placement area; A first spindle support hole, a measurement hole of an object to be measured positioned in the measurement region, and a spindle that is detachably disposed through the second spindle support hole, and a shaft in the spindle. Measuring means arranged to be movable in a direction, moving means for moving the measuring means in the axial direction into the spindle, and rotating means for rotating the spindle. Inner surface measuring device.

該移動手段は、該スピンドル内に軸方向に沿って配設され回転可能に支持された雄ネジロッドと、該雄ネジロッドに螺合され該計測手段が装着されている雌ネジブロックと、該雄ネジロッドを回転駆動するサーボモータとからなっている、請求項１記載の内周面測定装置。The moving means includes a male threaded rod disposed in the spindle along the axial direction and rotatably supported, a female thread block screwed into the male threaded rod and mounted with the measuring means, and the male threaded rod The inner peripheral surface measuring apparatus according to claim 1, comprising: a servo motor that rotationally drives the motor.

該回転手段は、該サーボモータと、該サーボモータと該スピンドルとの間に配設されたクラッチを具備している、請求項２記載の内周面測定装置。The inner peripheral surface measuring apparatus according to claim 2, wherein the rotating means includes the servo motor and a clutch disposed between the servo motor and the spindle.