JPS6332308A - クランクシヤフトの非接触形状測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野１ この発明はレーザビーム等の光ビームを利用して、非接
触でクランクシャフトの形状を測定するためのクランク
シャフトの非接触形状測定り法及び装置に関する。 【従来の技術】 従来、例えば第４図に示されるようなりランクシャフト
１の形状測定のための手段としては、該クランクシャフ
ト１のビン２及びジャーナル部３の形状測定は、粗さ計
によって行っていた。 又、これらピン２及びジャーナル３の端部における８部
４の測定は輪郭形状測定器により行っていた。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、上記従来の、粗さ計及び輪郭形状測定器
を利用するクランクシャフトの形状測定方法は、測定器
のセツティングに時間がかかり、しかも特定の個所しか
測定できないという問題点があった。

【発明の目的】

この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであ
って、測定器、被測定クランクシャフトのセツティング
が簡単に、且つ短時間で行うことができるクランクシャ
フトの非接触形状測定方法及び装置を提供することを目
的とする。 又、クランクシャフトの任意の位置の測定を行うことが
できる非接触形状測定方法及び装置を提供することを目
的とする。

【問題点を解決するための手段】

この発明は、光ビームで被測定物を一方向に走査する光
学式寸法測定器の走査面に直角な平面内に、測定基準体
の基準線及び被測定クランクシャフトの測定断面があり
、且つ、該基準線と被測定クランクシャフトの被測定断
面が前記光ビームの走査方向に隙間をもって対向するよ
うに、前記測定基準体と被測定クランクシャフトを配置
すると共に、該測定！！単体と被測定クランクシャフト
のうち少なくとも被測定クランクシャフトを、前記光ビ
ームの走査面に対して、前記平面に沿って、該走査面に
直交する方向に相対的に移動しつつ前記隙間を測定する
ようにして上記目的を達成するものである。 又、光ビームで、被測定物を一方向に走査する光学式寸
法測定器と、前記光ビームのビーム走査面と直角な平面
内に、且つ、該ビーム走査面と略直交する方向に！ｉ！
ｔｌ！線があるように８ｉ！置された測定基準体と、被
測定クランクシャフトを、被測定断面が、前記平面内で
前記基準線に対してビーム走査方向に隙間をもって対峙
するように保持するクランクシャフト保持手段と、この
クランクシャフト保持手段及び前記測定基準体のうち少
なくともクランクシャフト保持手段を、前記ビーム走査
面に対して直交する方向に、前記平面に沿って、相対的
に移動させる移動手段と、この移動手段による前記クラ
ンクシャフト保持手段の、前記ビーム走査面に対する相
対径ｅｉｉｔを検知する移ｖＪ岳検知手段と、この移動
」検知手段により検知されｌζ移動ｍに基づく前記被測
定クランクシャフトの位置との関係において、前記光学
式寸法測定器にＪこる前記隙間の寸法を表示する表示器
と、からクランクシャフトの非接触形状測定装置を構成
して上記目的を達成するものである。 又、前記測定基準体をストレートエツジとすることによ
り上記目的を達成するものである。 又、前記測定基準体における前記基準線を、被測定クラ
ンクシャフトの測定すべきｙｒ！想形状形状線とするこ
とにより上記目的を達成するものである。 又、前記測定基準体を、前記クランクシャフト保持台に
一体的に設けることににり上記目的を達成するものであ
る。

【作用】

この発明において、光学式測定器の光ビームは、測定ｉ
ｌ１体の基準線と被測定クランクシャフトとの間の隙間
を走査しつつ、その走査面が被測定クランクシャフトの
長手方向に相対的に移動されて、被測定クランクシャフ
トの各位置における隙間の寸法が、該位置との関係にお
いて検出され、これによって被測定クランクシャフトの
測定断面の形状が測定される。 従って、クランクシャフトの形状を非接触で、高速且つ
正確に測定することができる。

【実施例】

以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。 この実施例は、第１図〜第３図に示されるように、光ビ
ームで、被測定物を一方向に走査する光学式寸法測定器
１０と、前記光ビームのビーム走査面１２と直角な平面
１４内に、且つ、該ビーム走査面１２と略直交する方向
に基準線１６Ａがあるように配置された°測定基準体１
６と、被測定クランクシャフト１８を、被測定断面が、
前記平面１４内で前記基準線１６Ａに対してビーム走査
方向（Ｙ方向）に隙間１９をもって対峙するように保持
するクランクシャフト保持手段２０と、このクランクシ
ャフト保持手段２０及び前記測定基準体１６を、前記ビ
ーム走査面１２に対して直交する方向（Ｘ方向）に、前
記平面１４に沿って、相対的に移動させる移動手段２２
と、この移動手段２２による前記クランクシャフト保持
手段２０の、前記ビーム走査面１２に対する相対移動台
を検知する移動台検知手段２４と、この移動台検知手段
２４により検知された移動台に基づく前記被測定クラン
クシャフト１８の位置との関係において、前記光学式寸
法測定器１ｏによる前記隙間１９の寸法を表示する表示
器２６と、によりクランクシャフトの非接触形状測定装
置を構成したものである。 前記測定基準体１６はストレート基準体であって、その
基準線１６Ａはストレートエツジであり、且つ、平面１
４内で、ビーム走査方向と直交する方向（Ｘ方向）に配
置されている。 又、この測定基準体１６は、２本の支持ボスト２８を介
して移動テーブル３０上に固定されている。 この移動テーブル３０上には、前記クランクシャフト保
持手段２０が、前記支持ポスト２８の間の位置で、且つ
測定基準体１６の、図において下方に、取付けられて°
いる。前記移動テーブル３０は、該移動テーブル３０の
下側に配置されたガイド３２に沿って、前記測定！！準
体１６におけるストレート基準線１６Ａと平行な方向に
往復動自在に支持されている。 第１図の符号３４はガイド３２と移動テーブル３０との
間に配置されたガイドローラを示す。 前記移動手段２２は、ガイド３２に沿って、移動テーブ
ル３０の下側位置に配置されたフィードスクリュー２２
Ａと、移動テーブル３ｏの下側面に取付けられ、フィー
ドスクリュー２２Ａと螺合するナツト２２Ｂと、前記フ
ィードスクリュー２２Ａを駆動するための駆動モータ２
２Ｃとから構成されている。 前記移１４ＩｌｌｆＪ！ｉ検知手段２４は、前記移動テ
ーブル３０の側方に配置されたリニアエンコーダから構
成されている。 即ち、このリニアエンコーダたる移１ｅｆｆｌ検知手段
２４は、移動テーブル３０の一方の側面に、前記測定基
準体１６におけるストレート基準線１６Ａと平行方向（
Ｘ方向）に取付けられた光学スケール２４Ａと、この光
学スケール２４Ａに対面してベース３６上に固定された
インデックススケール２４Ｂとを備えてなり、これらの
スケール上に形成された光学格子の重なり合いによって
生じる明暗の繰返し数に応じた信号を出力するものであ
る。従って、この信号の数をカウントするごとによって
光学スケール２４Ａの移動足部ち移動テーブル３０のＸ
方向の移動ａを検出するものである。 即ち、移動伍検知手段２４によって検出された移動テー
ブル３０の移ａ鼓は、パルス数として、第３図に示され
るように、計数回路３８に出力されるようになっている
。 前記光学式寸法測定器１０は発光装置１０Ａと受光装置
１０Ｂを備えて構成されている。 即ち、レーザ管４０からレーザビーム４２を固定ミラー
４４に向けて発搬し、この固定ミラー４４により反射さ
れたレーザビーム４２を多角形回転ミラー４６によって
回転走査ビーム４７に変換し、この走査ビーム４７をコ
リメータレンズ４８（以上は発光装置１．　ＯＡ側）に
よって平行走査ビーム５０に変換し、この平行走査ビー
ム５０によりコリメータレンズ４８と集光レンズ５２の
間に１！ｉｌ！置した被測定物を高速走査し、その時被
測定物によって生じる暗部又は明部の時間の長さから、
被測定物の走査方向（Ｙ方向）寸法を測定するものであ
る。即ち、平行走査ビーム５０の明暗は、受光装置１０
Ｂ側の集光レンズ５２の焦点位置にある受光素子５６の
出力電圧の変化となって検出され、該受光素子５６から
の信号は、プリアンプ５８に入力され、ここで増幅され
た後、セグメント選択回路６０に送られる。このセグメ
ント選択回路６０は、受光素子５６の出力電圧から被測
定物が走査されている時間ｔの間だけゲート回路６２を
開くための電圧■を発生して、ゲート回路６２に出力す
るようにされている。このゲート回路６２には、クロッ
クパルス発振器６４からクロックパルスＣＰが入力され
ているので、ゲート回路６２からは被測定物の走査方向
寸法即ち隙間１９の大きさに対応した時間ｔに対応する
クロックパルスＰを計数回路６６に入力する。計数回路
６６は、このクロックパルスＰを計数して、表示器２６
に計数信号を出力し、表示器２６は隙間１９の大きさを
デジタル表示することになる。 一方、前記多角形回転ミラー４６は、前記クロックパル
ス発振器６４の出力を分周して４００〜８００−程度の
方形波に分周する分周器７０からパワーアンプ７２を経
て増幅された方形波により駆動されているパルスモータ
７４により、前記クロックパルス発振器６４の出力のク
ロックパルスＣＰと同期して回転され、測定精度を維持
するようにされている。 ここで、前記移動量検知手段２４の検出値を計数する計
数回路３８は、前記計数回路６６と共に前記表示器２６
に接続され、表示器２６は、前記隙間１９のＹ方向の寸
法（又は座標）及びこのときのビーム走査面１２の被測
定クランクシャフト１８に対する横方向（Ｘ方向）の位
置（座標）を出力するようにされている。 次に上記実施例装置により被測定クランクシャフト１８
の形状を測定する場合について説明する。 第１図及び第２図に示されるように、被測定クランクシ
ャフト１８を測定すべき面を上向きにして、クランクシ
ャフト保持手段２０に載置する。 次に、駆動モータ２２Ｃによりフィードスクリュー２２
Ａを回転させ、クランクシャフト保持手段２０を、これ
に載置された被測定クランクシャフト１８のＸ方向の一
方の端部位置にまでビーム走査面１２が来るように移動
する。 この状態で、光学式寸法測定器１０を駆動させて、平行
走査光線ビーム５０により被測定クランクシャツｌ−１
８を走査する。 この走査によって被測定クランクシャフト１８と測定基
準体１６の基準１１Ａ１６Ａとの間の隙間１９のＹ方向
の寸法が測定され、これが前述の如く表示器２６に表示
される。 又このとき、移動量検知手段２４によってクランクシャ
フト保持手段２０のＸ方向の位置が検出され、計数回路
３８を経て表示器２６に表示される。 従って、表示器２６には、被測定クランクシャフト１８
の凸面の、平面１４に沿う断面における外形線のＸＸＹ
方向の位置が表示されることになる。 ここで、被測定クランクシャフト１８のビン部１８Ａ両
端における８部１８Ｂの半径の検出は、該８部１８Ｂに
おける前記隙間１９の複数のＹ方向の寸法測定値を元に
最小二乗法等の数値処理によって求める。 このようにして、移動手段２２によりクランクシャフト
保持手段２ｏを、測定基準体１６と共にＸ方向に駆動さ
せつつ隙間１９のＹ方向の！巨離を測定することによっ
て、平面１４に沿う被測定クランクシャフト１８の断面
における外形ＩＸ、Ｙ座標及び８部１８Ｂの半径を得る
ことができる。 従って、表示器２６に接続して、例えばＸ、Ｙプロッタ
等を設ければ、被測定クランクシャフト１８の外形線を
容易に得ることができる。 ここで、平行走査光線ビーム４ｏを、前記クランクシャ
フト１８における、ストレートエツジ１６Ａに対向して
いる外形線と反対側の外形線まで走査することにより、
該ピン部１８Ａの外径を測定することができる。 この外径は、受光素子５６によって得られ、且つプリア
ンプ５８によって増幅された出力波形における、立ち下
がり部分の時間から検出することができる。 なお上記実施例において、光学式寸法測定器１０は、レ
ーザビームを多角形回転ミラーによって反射することに
より平行走査ビームを形成するようにしたものであるが
、本発明はこれに限定するものでなく、要すれば、光ビ
ームによって測定基準体１６の基準線１６Ａと被測定ク
ランクシャフト１８との間の隙間を走査できるものであ
ればよい。 従って、例えば、レーザ管以外の発光源を用いたもの、
平面鏡からなるビーム変換手段、あるいは、超音波によ
って光ビームを扇形走査ビームに変換するもの等を用い
るものであってもよい。 又、上記実施例において、測定基準体１６はストレート
基準体であって、基準線１６Ａはストレート基準線とさ
れているが、これは、例えば、被測定クランクシャフト
１８の測定すべき外形線の理想的形状に合致させるよう
にしたものであってもよい。 この場合、隙間１つの数値のばらつきそのものが被測定
クランクシャフト１８の形状のばらつきを示すことにな
る。 但し、ストレート基準体の場合は、製造が容易、且つ、
汎用性の点で利点があり、又測定時の信号処理も容易で
ある。 又、前記実施例においては、測定基準体１６は、被測定
クランクシャフト１８をｉ！！置するクランクシャフト
保持手段２０と共に移動手段２２によってＸ方向に駆動
されるものであるが、例えば、測定基準体１６をＸ方向
に長く形成し、且つこれをクランクシャフト保持手段２
０とは別体にベース３６に取付けるようにして、被測定
クランクシャフト１８をＭｆｆｉするクランクシャフト
保持手段２０のみを移動手段２２によってＸ方向に駆動
するようにしてもよい。 又、前記移動手段２２は、フィードスクリュ−２２Ａ１
ナツト２２Ｂ１駆妨モータ２２Ｃ間とから構成されるも
のであるが、この移動手段２２は、要すれば少なくとも
クランクシャフト保持手段２０をＸ方向に移動できるも
のであれば、その構成は実施例に限定されない。 更に、前記移１１Ｊｆｆｉ検知手段２４は、光学スケー
ル２４及びインデックススケール２４Ｂを含むリニアエ
ンコーダから構成されるものであるが、本発明はこれに
限定さ゛れるものではない。 例えば、移動日検知手段は、前記移動手段２２における
駆動モータ２２Ｃをパルスモータとして、そのパルス数
から移動ｎを検知するようなものであってもよい。 又前記実施例において、表示器２６は、被測定クランク
シャフト１．８の外形線におけるＸ及びＹ座標を同時に
デジタル表示するものであるが、これは、例えばＣＲＴ
で表示するようなものであってもよい。

【発明の効果】

本発明は上記のように構成したので、クランクシャフト
の表面形状を非接触で、高速且つ正確に測定することが
できるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るクランクシャフトの非接触形状測
定装置の実施例を示す正面図、第２図は第１図のＩ［−
Ｉｆ線に沿う断面図、第３図は同実施例における光学式
寸法測定器を示すプロット図、第４図は本発明方法によ
り測定されるべきクランクシャフトを示す正面図である
。 １０・・・光学式寸法測定器、 １２・・・ビーム走査面、 １４・・・平面、 １６・・・測定！３Ｑ体、 １６Ａ・・・基準線、 １８・・・被測定クランクシャフト、 １つ・・・隙間、 ２０・・・クランクシャフト保持手段、２２・・・移動
手段、 ２４・・・移ａ旦検知手段、 ２６・・・表示器。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビームで被測定物を一方向に走査する光学式寸
   法測定器の走査面に直角な平面内に、測定基準体の基準
   線及び被測定クランクシャフトの測定断面があり、且つ
   、該基準線と被測定クランクシャフトの被測定断面が前
   記光ビームの走査方向に隙間をもつて対向するように、
   前記測定基準体と被測定クランクシャフトを配置すると
   共に、該測定基準体と被測定クランクシャフトのうち少
   なくとも被測定クランクシャフトを、前記光ビームの走
   査面に対して、前記平面に沿つて、該走査面に直交する
   方向に相対的に移動しつつ前記隙間を測定するクランク
   シャフトの非接触形状測定方法。
2. （２）光ビームで、被測定物を一方向に走査する光学式
   寸法測定器と、前記光ビームのビーム走査面と直角な平
   面内に、且つ、該ビーム走査面と略直交する方向に基準
   線があるように配置された測定基準体と、被測定クラン
   クシャフトを、被測定断面が、前記平面内で前記基準線
   に対してビーム走査方向に隙間をもつて対峙するように
   保持するクランクシャフト保持手段と、このクランクシ
   ャフト保持手段及び前記測定基準体のうち少なくともク
   ランクシャフト保持手段を、前記ビーム走査面に対して
   直交する方向に、前記平面に沿つて、相対的に移動させ
   る移動手段と、この移動手段による前記クランクシャフ
   ト保持手段の、前記ビーム走査面に対する相対移動量を
   検知する移動量検知手段と、この移動量検知手段により
   検知された移動量に基づく前記被測定クランクシャフト
   の位置との関係において、前記光学式寸法測定器による
   前記隙間の寸法を表示する表示器と、を有してなるクラ
   ンクシャフトの非接触形状測定装置。
3. （３）前記測定基準体の基準線はストレートエッジとさ
   れた特許請求の範囲第２項記載のクランクシャフトの非
   接触形状測定装置。
4. （４）前記測定基準体における前記基準線は、被測定ク
   ランクシャフトの測定すべき理想形状の曲線とされた特
   許請求の範囲第２項記載のクランクシャフトの非接触形
   状測定装置。
5. （５）前記測定基準体は、前記クランクシャフト保持台
   に一体的に設けられてなる特許請求の範囲第２項、第３
   項又は第４項記載のクランクシャフトの非接触形状測定
   装置。