内周面検査装置の測定ヘッド
【課題】探傷センサのセンサ面と被検査物の内周面との距離を簡単な構造で一定に維持して、前記内周面の表面及び内部の欠陥を高精度に検出できること。
【解決手段】シリンダブロックのシリンダボアを臨むシリンダ内周面の表面及び内部の欠陥を検査する内周面検査装置の測定ヘッド１３であって、フレーム２４、ムービングベース２５、渦流探傷センサ２６及びガイドローラ２７を備えた測定ヘッド本体２９を有し、ムービングベース２５は、フレーム２４に対してシリンダ内周面の直径方向に移動可能に設けられ、渦流探傷センサ２６は、ムービングベース２５に取り付けられて、センサ面３６がシリンダ内周面に対向して前記欠陥を検出し、前記ガイドローラ２７は、ムービングベース２７に取り付けられて、測定ヘッドの回転時にムービングベース２５と共にシリンダ内周面の半径方向外側へ移動し、このシリンダ内周面に押圧されて転動するものである。
【解決手段】シリンダブロックのシリンダボアを臨むシリンダ内周面の表面及び内部の欠陥を検査する内周面検査装置の測定ヘッド１３であって、フレーム２４、ムービングベース２５、渦流探傷センサ２６及びガイドローラ２７を備えた測定ヘッド本体２９を有し、ムービングベース２５は、フレーム２４に対してシリンダ内周面の直径方向に移動可能に設けられ、渦流探傷センサ２６は、ムービングベース２５に取り付けられて、センサ面３６がシリンダ内周面に対向して前記欠陥を検出し、前記ガイドローラ２７は、ムービングベース２７に取り付けられて、測定ヘッドの回転時にムービングベース２５と共にシリンダ内周面の半径方向外側へ移動し、このシリンダ内周面に押圧されて転動するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物のボアを臨む内周面における表面及び内部の欠陥を検査する内周面検査装置の測定ヘッドに係り、特に、エンジンのシリンダまたはシリンダブロックのシリンダボアを臨むシリンダ内周面における表面及び内部の欠陥を検査する内周面検査装置の測定ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのシリンダまたはシリンダブロックのシリンダボアを臨むシリンダ内周面における表面及び内部の欠陥を検査する内周面検査装置では、図１０に示すように、測定ヘッド１００の先端部に、例えば渦流探傷センサ１０１が、センサ面を外方に向けて設置されている。この測定ヘッド１００は、図示しない昇降ユニットによりシリンダボア内に挿入され、図示しないに回転ユニットにより回転される間に、シリンダ内周面の表面及び内部に存在する欠陥、例えば鋳巣や傷などを検査する。
【０００３】
ところで、渦流探傷センサ１０１では、センサ面とシリンダ内周面との距離が検出中に変化すると、その距離変化が検出結果に大きな影響を及ぼしてしまう。例えば、シリンダブロックが固定され、このシリンダブロックに対して測定ヘッド１００が常に同一軌跡で運動する場合であっても、このシリンダブロックのシリンダボア位置や、シリンダ内周面の直径、シリンダ内周面の傾き等のばらつきによって、渦流探傷センサ１０１とシリンダ内周面との距離が渦流探傷センサ１０１の検出中に変化してしまい、欠陥の検出が不可能になる場合がある。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載のように、測定ヘッドに変位センサを追加して設置し、この変位センサとシリンダ内周面との距離を測定し、この測定値に基づきＸＹテーブルを駆動して測定ヘッドの位置を補正し、これにより、探傷センサとシリンダ内周面との距離を一定に維持する検査装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２９４７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の検査装置では、例えば８００ｒｐｍの回転速度で回転する測定ヘッドを、ＸＹテーブルによりＸ方向及びＹ方向にリアルタイムで位置補正することになる。しかし、このような位置補正は、処理時間やＸＹテーブル駆動部の応答性などから制御が困難であり、これを実現するためには、複雑で高価な検査装置になってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、探傷センサのセンサ面と被検査物の内周面との距離を簡単な構造で一定に維持して、前記内周面の表面及び内部の欠陥を高精度に検出できる内周面検査装置の測定ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、被検査物のボア内に挿入されて、このボアを臨む内周面の周方向に回転し、この内周面の表面及び内部の欠陥を検査する内周面検査装置の測定ヘッドであって、フレーム、ムービングベース、探傷センサ及びガイドローラを備えた測定ヘッド本体を有し、前記ムービングベースは、前記フレームに対して前記被検査物の内周面の直径方向に移動可能に設けられ、前記探傷センサは、前記ムービングベースに取り付けられて、センサ面が前記被検査物の内周面に対向し、この内周面の表面及び内部の欠陥を検出し、前記ガイドローラは、前記ムービングベースに取り付けられ、測定ヘッドの回転時に前記ムービングベースと共に前記内周面の半径方向外側へ移動し、この内周面に押圧されて転動するよう構成されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、測定ヘッドの回転時に、ムービングベースが被検査物の内周面の半径方向外側へ移動し、このムービングベースに取り付けられたガイドローラが前記内周面に押圧された状態で転動し、これにより、ムービングベースに取り付けられた探傷センサが前記内周面に追従して位置づけられる。このため、探傷センサのセンサ面と被検査物の内周面との距離を簡単な構造で一定に維持でき、この結果、探傷センサにより被検査物の内周面における表面及び内部の欠陥を高精度に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る内周面検査装置の測定ヘッドにおける一実施の形態が適用されたシリンダ内周面欠陥検査装置を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＩＢ矢視図。
【図２】図１の測定ヘッドを示す斜視図。
【図３】図２の測定ヘッドを斜め下方から目視して示す斜視図。
【図４】（Ａ）は図２の測定ヘッドを示す側面図、（Ｂ）は図４（Ａ）の部分拡大図。
【図５】図２の測定ヘッドを示す底面図。
【図６】図２の測定ヘッドの組付け斜視図。
【図７】図６における２種類のスペーサをそれぞれ示す底面図。
【図８】セッティングゲージを用いた渦流探傷センサの位置調整状況を示す斜視図。
【図９】図８のセッティングゲージを示す組付け斜視図。
【図１０】従来の内周面検査装置の測定ヘッドを示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る内周面検査装置の測定ヘッドにおける一実施の形態が適用されたシリンダ内周面欠陥検査装置を示し、（Ａ）が正面図、（Ｂ）が図１（Ａ）のＩＢ矢視図である。この図１に示す内周面検査装置としてのシリンダ内周面欠陥検査装置１０は、被検査物としてのシリンダまたはシリンダブロック１の複数のシリンダボア２を臨むそれぞれのシリンダ内周面３における表面及び内部の欠陥（例えば鋳巣や傷など）を検査するものであり、昇降ユニット１１、回転ユニット１２及び測定ヘッド１３を有して構成される。
【００１３】
昇降ユニット１１は、架台１４に固定された固定プレート１５に、昇降駆動源としての例えばサーボモータ１６が固定して取り付けられ、このサーボモータ１６の回転軸にボールねじ１７が鉛直下向きに延在され、スライドプレート１８の裏面に設置されたナット１９が前記ボールねじ１７に螺合されて構成される。
【００１４】
また、回転ユニット１２は、スライドプレート１８の表面にモータ２０が回転駆動源として設置され、このモータ２０にタイミングベルト２１等を介して回転シャフト２２が連結されたものである。この回転シャフト２２は、スライドプレート１８に設置されたベアリングユニット２３によって、スライドプレート１８に回転自在に支持される。そして、回転シャフト２２の下部先端に前記測定ヘッド１３が取り付けられる。
【００１５】
従って、サーボモータ１６の駆動により、ボールねじ１７及びナット１９を介してスライドプレート１８が昇降する。また、モータ２０の駆動により、タイミングベルト２１を介して回転シャフト２２が回転する。これらにより、測定ヘッド１３は、シリンダブロック１のシリンダボア２内に挿入され、シリンダ内周面３の周方向に沿って回転して、このシリンダ内周面３の表面及び内部の欠陥を検査する。この検査時に、測定ヘッド１３は、シリンダ内周面３に対して例えば１回転する毎にシリンダ内周面３の軸方向に一定距離だけ昇降または下降し、これを繰り返してシリンダ内周面３の全面に対して欠陥を検査する。
【００１６】
測定ヘッド１３は、図２〜図４に示すように、フレーム２４、ムービングベース２５、渦流探傷センサ２６、ガイドローラ２７及び渦電流変位センサ２８を備えた測定ヘッド本体２９と、この測定ヘッド本体２９を回転シャフト２２に結合させるためのスペーサ３０とを有して構成される。回転シャフト２２からの回転力及び昇降移動力がスペーサ３０を介して測定ヘッド本体２９へ付与される。
【００１７】
フレーム２４は、フレーム平面部２４Ａの底面から一対のフレーム垂下部２４Ｂが一体に垂下されてなる。これら一対のフレーム垂下部２４Ｂのそれぞれの先端部にガイドブッシュ３１Ａが嵌装される。そして、各ガイドブッシュ３１Ａ内に、一端が前記ムービングベース２５のアーム部２５Ａに固定された一対のガイドバー３１のそれぞれが挿通される。
【００１８】
これらのガイドバー３１は、図４及び図５に示すように、前記渦流探傷センサ２６の両側にこの渦流探傷センサ２６と平行して、且つこの渦流探傷センサ２６と同一高さに配置される。これらのガイドバー３１により、ムービングベース２５は、渦流探傷センサ２６の軸方向、つまりシリンダ内周面３の直径方向にのみ移動可能にフレーム垂下部２４Ｂに取り付けられる。
【００１９】
また、図２及び図３に示すように、ムービングベース２５の両アーム部２５Ａとフレーム垂下部２４Ｂとの間に圧縮スプリング３２が、ガイドバー３１と同軸に配置されると共に、このガイドバー３１の他端にストッパ３３が固定されている。このストッパ３３がガイドブッシュ３１Ａに当接することで、圧縮スプリング３２のばね力によるムービングベース２５の移動が規制（制止）される。
【００２０】
渦流探傷センサ２６は、シリンダブロック１のシリンダ内周面３の表面及び内部の欠陥を検出するものであり、センサハウジング３４に取り付けられる。このセンサハウジング３４は、ムービングベース２５に取付ビス３５を用いて固定されるが、この取付ビス３５を緩めることで、ムービングベース２５に対して渦流探傷センサ２６の軸方向（つまりシリンダ内周面３の直径方向）に微調整可能に設けられる。このセンサハウジング３４は、渦流探傷検出への影響を回避するために、例えばプラスチックにて構成されている。渦流探傷センサ２６がセンサハウジング３４を介してムービングベース２５に取り付けられた状態で、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６は、図５に示すように、シリンダブロック１のシリンダ内周面３に対向して設けられる。
【００２１】
図４及び図５に示すように、ムービングベース２５における一対のアーム部２５Ａのそれぞれの前方に、前記ガイドローラ２７が回転自在に設置される。これら一対のガイドローラ２７は、平面視または底面視（図５）において渦流探傷センサ２６の両側に配置され、側面視（図４）において渦流探傷センサ２６と同一高さに位置付けられる。これらのガイドローラ２７は、測定ヘッド１３がシリンダブロック１のシリンダボア２内に挿入されたときにシリンダ内周面３に接触し、このときの渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍは、図１２に示すセッティングゲージ４７（後述）を用いて、例えば０．３ｍｍの適性値になるように、センサハウジング３４がムービングベース２５に対して位置調整される。
【００２２】
更に、図５に示すように、シリンダボア２の中心（即ちシリンダ内周面３の中心Ｏ）と測定ヘッド１３の回転中心Ｐとがずれている場合、一対のガイドローラ２７は、測定ヘッド１３におけるシリンダ内周面３の周方向に沿う回転時（例えば図５の矢印Ａ方向の回転時）に、ムービングベース２５に作用する遠心力と圧縮スプリング３２によるばね力によって、ムービングベース２５と共にシリンダ内周面３の半径方向外側へ移動し、このシリンダ内周面３に押圧されて転動する。従って、ムービングベース２５は、シリンダ内周面３の位置に追従して動き、この結果、ムービングベース２５にセンサハウジング３４を介して取り付けられた渦流探傷センサ２６も、シリンダ内周面３に追従して位置付けられる。このため、シリンダ内周面３の中心Ｏと測定ヘッド１３の回転中心Ｐとがずれている場合にも、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍが前述の適性な一定値（例えば０．３ｍｍ）に維持される。
【００２３】
ここで、ガイドローラ２７はプラスチックにて構成されて、シリンダ内周面３への接触時にこのシリンダ内周面３を傷つけることが防止される。
【００２４】
これら一対のガイドローラ２７のそれぞれには、図４及び図５に示すように、測定ヘッド１３をシリンダブロック１のシリンダボア２内に挿入する際に、シリンダ内周面３の周縁部４に当接して、ムービングベース２５をシリンダ内周面３の半径方向において内側（シリンダ内周面３の中心Ｏ側）へ移動させるためのテーパ面３７が形成されている。
【００２５】
測定ヘッド１３がシリンダボア２内に存在しないとき（つまり、ムービングベース２５の動作がストッパ３３によって制止されているとき）には、測定ヘッド１３の回転中心Ｐからガイドローラ２７のシリンダ内周面３への接触点までの距離Ｌは、シリンダ内周面３の精度のばらつきに対応させるために、シリンダ内周面３の半径よりも例えば０．５ｍｍ程度大きく設定されている。この測定ヘッド１３がシリンダボア２に近づいたとき、測定ヘッド１３のガイドローラ２７のテーパ面３７がシリンダ内周面３の周縁部４に当接し、この周縁部４からテーパ面３７へ作用する力Ｆの半径方向分力Ｆｘ（図４（Ｂ））は、ムービングベース２５を渦流探傷センサ２６の軸方向内側（即ちシリンダ内周面３の半径方向内側）へ、圧縮スプリング３２の付勢力に抗して移動させる。これにより、測定ヘッド１３は、ガイドローラ２７のテーパ面３７に案内されて、シリンダボア２内に挿入される。この測定ヘッド１３がシリンダボア２内に挿入された状態を図４及び図５に示す。
【００２６】
前記ガイドローラ２７のテーパ面３７を形成するテーパ角度θは、シリンダ内周面３の周縁部４からテーパ面３７へ作用する力Ｆのうち、半径方向分力Ｆｘが軸方向分力Ｆｙよりも大きくなるように微小な角度に設定される。
【００２７】
また、ガイドローラ２７のテーパ面３７は、ガイドローラ２７の下部に設けられるが、更に測定ヘッド１３の側面視において、渦流探傷センサ２６の下端２６Ａよりも下方の領域に形成される。従って、測定ヘッド１３がガイドローラ２７のテーパ面３７に案内されてシリンダボア２内に挿入されるときに、渦流探傷センサ２６がシリンダ内周面３に干渉（衝突）することがなく、更に、測定ヘッド１３がシリンダボア２内に挿入されたときには、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍは、前述の一定値（例えば０．３ｍｍ）に設定される。
【００２８】
図３及び図４に示すように、ムービングベース２５に固定されたセンサハウジング３４には、渦流探傷センサ２６と同軸上で、且つこの渦流探傷センサ２６と反対位置に、前記渦電流変位センサ２８がセンサブラケット３９を用いて設定される。この渦電流変位センサ２８は、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍの変化を求めるためのものであり、そのセンサ面３８とシリンダ内周面３との距離Ｎ（図５）を測定する。この距離Ｎは、測定ヘッド１３がシリンダボア２内に挿入されてガイドローラ２７がシリンダ内周面３に接触したときに、例えば１．０ｍｍの適性な一定値に設定される。
【００２９】
シリンダボア２の中心（シリンダ内周面３の中心Ｏ（図５））と測定ヘッド１３の回転中心Ｐとがずれた状態で測定ヘッド１３がシリンダボア２内に挿入され、測定ヘッド１３がシリンダ内周面３の周方向に沿って回転したとき、渦電流変位センサ２８は、センサハウジング３４に取り付けられることで、渦流探傷センサ２６と共にシリンダ内周面３の位置に追従して移動する。このとき、渦流探傷センサ２６と渦電流変位センサ２８とが１８０度反対位置に配置されたので、渦流探傷センサ２６がシリンダ内周面３に接近したときには、同じ量だけ渦電流変位センサ２８がシリンダ内周面３から離反することになる。従って、渦電流変位センサ２８のセンサ面３８とシリンダ内周面３との距離Ｎの変化を測定することで、この測定値とシリンダ内周面３の直径の値とから、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍの変化を算出することが可能になる。
【００３０】
渦流探傷センサ２６はそのセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍの変化によって、検出精度が大きな影響を受けるという特性を有する。この距離Ｍは、前述のように適性な一定値（例えば０．３ｍｍ）に維持されるが、何らかの理由で変化することがある。このため、上述のように渦電流変位センサ２８の測定値に基づいて渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍの変化を求め、この値を元に渦流探傷センサ２６の検出データを補正することで、渦流探傷センサ２６による欠陥の検出精度を安定化でき、且つ向上させることが可能になる。
【００３１】
次に、上述の渦流探傷センサ２６、ガイドローラ２７及び渦電流変位センサ２８等を備えた測定ヘッド本体２９を回転シャフト２２に結合させるスペーサ３０について、特に図６及び図７を用いて説明する。
【００３２】
図４に示すように、測定ヘッド１３がシリンダボア２内に存在せず、ムービングベース２５の動作がストッパ３３によって制止されているときには、測定ヘッド１３の回転中心Ｐ（図５）からガイドローラ２７のシリンダ内周面３への接触点までの距離Ｌは、前述の如く、シリンダ内周面３の半径よりも例えば０．５ｍｍ程度大きく設定されている。従って、測定ヘッド１３（測定ヘッド本体２９）をシリンダボア２内へ挿入するための測定ヘッド１３（測定ヘッド本体２９）の半径方向の余裕は例えば０．５ｍｍ程度である。このため、測定ヘッド本体２９自体で対応可能なシリンダ内周面３の半径範囲は、例えば±０．２５ｍｍ程度と少ない。それ故、この測定ヘッド本体２９を用いて、半径が広い範囲で異なるシリンダ内周面３の欠陥を検査するためには、この測定ヘッド本体２９の中心と測定ヘッド１３の回転中心Ｐ（即ち回転シャフト２２の回転中心）との距離を変更する必要がある。
【００３３】
本実施の形態では、測定ヘッド本体２９の中心と測定ヘッド１３の回転中心Ｐとの距離を変更させるために、シリンダ内周面３の直径に応じて異なる複数種類のスペーサ３０（例えば図６及び図７に示すスペーサ３０Ａ、３０Ｂ）を用いる。
【００３４】
つまり、スペーサ３０（３０Ａ、３０Ｂ）の底面には、回転シャフト２２の係合凸部４０に係合するインロー部４１が設けられる。これらの係合凸部４０とインロー部４１とが係合することで、回転シャフト２２に対しスペーサ３０（３０Ａ、３０Ｂ）が位置決めされる。また、スペーサ３０（３０Ａ、３０Ｂ）の天面には、測定ヘッド本体２９のフレーム平面部２４Ａに係合する溝４２と、測定ヘッド本体２９の位置決めピン４３に嵌合するピン孔４４とが形成されている。フレーム平面部２４Ａが溝４２に係合し、位置決めピン４３がピン孔４４に嵌合することで、スペーサ３０（３０Ａ、３０Ｂ）に対し測定ヘッド本体２９が位置決めされる。
【００３５】
スペーサ３０Ａとスペーサ３０Ｂでは、図７に示すように、係合部としてのインロー部４１の中心と、位置決め部としてのピン孔４４との寸法Ｓが異なり、スペーサ３０Ａの寸法ＳＡは、スペーサ３０Ｂの寸法ＳＢよりも大きく設定されている。従って、直径の大きなシリンダ内周面３に対してはスペーサ３０Ａを介して測定ヘッド２９を回転シャフト２９に結合させ、直径の小さなシリンダ内周面３に対してはスペース３０Ｂを介して測定ヘッド２９を回転シャフト２２に結合させる。これにより、測定ヘッド本体２９の中心と測定ヘッド１３の回転中心Ｐ（回転シャフト２２の回転中心）との距離を、シリンダ内周面３の直径に応じて異ならせることが可能になる。ここで、測定ヘッド本体２９は、締結ボルト４８を用いてスペーサ３０（３０Ａ、３０Ｂ）に結合され、スペーサ３０（３０Ａ、３０Ｂ）は、締結ボルト４９を用いて回転シャフト２２に結合される。
【００３６】
このようにスペーサ３０（３０Ａ、３０Ｂ）を用いて、測定ヘッド本体２９の中心と測定ヘッド１３の回転中心Ｐとの距離をシリンダ内周面３の直径に応じて変更することで、測定ヘッド本体２９における渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍが、例えば０．３ｍｍの適正な一定値に保持される。
【００３７】
また、測定ヘッド本体２９の渦電流変位センサ２８においても、センサブラケット３９をシリンダ内周面３の直径に応じて複数種類（例えば直径の大きなシリンダ内周面３用のセンサブラケット３９Ａと、直径の小さなシリンダ内周面３用のセンサブラケット３９Ｂ）用意する。シリンダ内周面３の直径に応じてセンサブラケット３９（３９Ａ、３９Ｂ）を変更することで、測定ヘッド本体２９における渦電流変位センサ２８のセンサ面３８とシリンダ内周面３との距離Ｎが、例えば１．０ｍｍの適正な一定値に保持される。
【００３８】
上述のように、スペーサ３０（３０Ａ、３０Ｂ）を用いて、測定ヘッド本体２９の中心と測定ヘッド１３の回転中心Ｐとの距離をシリンダ内周面３の直径に応じて変更すると、特にシリンダ内周面３の直径が大きな場合には、測定ヘッド本体２９の中心が測定ヘッド１３の回転中心Ｐから大きく離れて、この測定ヘッド１３では、回転中心Ｐまわりのアンバランスが過大になり振動が発生してしまう。そこで、スペーサ３０（３０Ａ、３０Ｂ）のウェイト取付部４５に、インロー部４１の中心とピン孔４４との寸法Ｓ（ＳＡ、ＳＢ）に応じて増減されるバランスウェイト４６が取り付けられる。このバランスウェイト４６の重量を調整することで、上述の測定ヘッド１３のアンバランスが解消される。
【００３９】
次に、渦流探傷センサ２６のガイドローラ２７に対する位置調整を実施するためのセッティングゲージ４７について、図８及び図９を用いて説明する。
【００４０】
このセッティングゲージ４７は、測定ヘッド１３のガイドローラ２７がシリンダ内周面３に接触したときに、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍを例えば０．３ｍｍの適正な一定値に設定するものであり、図９に示すように、ダイヤルゲージ５０、ゲージベース５１及びゲージマスタ５２を備えて構成される。
【００４１】
ダイヤルゲージ５０は、ゲージ取付ブラケット５３に固定して取り付けられる。ゲージベース５１は、ゲージ取付ブラケット５３に交換可能に取り付けられ、シリンダ内周面３の半径と同一半径に形成された湾曲凹面５４を備える。ゲージマスタ５２は、シリンダ内周面３の半径と同一半径に形成された湾曲凸面５５備えると共に、結合孔５６が形成される。ゲージベース５１に突設された結合ボルト５７をゲージマスタ５２の結合孔５６に挿入して結合することで、ゲージマスタ５２の湾曲凸面５５がゲージベース５１の湾曲凹面５４に接触した状態で、ゲージマスタ５２がゲージベース５１に装着される。
【００４２】
ダイヤルゲージ５０がゲージ取付ブラケット５３を介してゲージベース５１に取り付けられ、このゲージベース５１にゲージマスタ５２が装着された状態で、ダイヤルゲージ５０の測定子５８をゲージマスタ５２の湾曲凸面５５に接触させて、ダイヤルゲージ５０を０点合せする。
【００４３】
次に、ゲージマスタ５２をゲージベース５１から離脱させ、図８に示すように、このゲージベース５１の湾曲凹面５４に測定ヘッド１３のガイドローラ２７を接触させる。このとき、ダイヤルゲージ５０の測定子５８を測定ヘッド１３の渦流探傷センサ２６のセンサ面３６に垂直になるようにセットする。この状態で、渦流探傷センサ２６が取り付けられたセンサハウジング３４をムービングベース２５に対して渦流探傷センサ２６の軸方向に微小移動させ、ダイヤルゲージ５０の数値が例えば−０．３ｍｍとなるように、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６の位置を調整する。
【００４４】
尚、このセッティングゲージ４７では、検査対象となるシリンダブロック１のシリンダ内周面３の半径が異なった場合には、このシリンダ内周面３の半径と同一半径の湾曲凹面５４、湾曲凸面５５をそれぞれ備えたゲージベース５１、ゲージマスタ５２が用いられる。
【００４５】
以上のように構成されたことから、本実施の形態によれば、次の効果（１）〜（１０）を奏する。
【００４６】
（１）シリンダブロック１のシリンダボア２内に挿入された測定ヘッド１３の回転時には、ムービングベース２５がシリンダ内周面３の半径方向外側へ移動し、このムービングベース２５に取り付けられたガイドローラ２７がシリンダ内周面３に押圧された状態で転動し、これによりムービングベース２５に取り付けられた渦流探傷センサ２６がシリンダ内周面３の位置に追従して移動する。このため、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍを、簡単な構造で適正な一定値に維持できるので、渦流探傷センサ２６によりシリンダブロック１のシリンダ内周面３における表面及び内部の欠陥を高精度に検出できる。
【００４７】
（２）渦流探傷センサ２６が一対のガイドローラ２７と同一高さに設置されているので、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６をガイドローラ２７と同一高さで、シリンダ内周面３の位置に正確に追従されることができる。
【００４８】
（３）シリンダブロック１のシリンダボア２内に挿入された測定ヘッド１３の回転時には、ムービングベース２５に作用する遠心力及び圧縮スプリング３２のばね力の作用で、ガイドローラ２７がムービングベース２５と共にシリンダ内周面３の半径方向外側へ移動し、シリンダ内周面３に押圧されて転動する。このため、ムービングベース２５がシリンダ内周面３の位置に追従して動き、このムービングベース２５にセンサハウジング３４を介して取り付けられた渦流探傷センサ２６も、シリンダ内周面３の位置に追従する。この結果、測定ヘッド１３の回転時にムービングベース２５に作用する遠心力のみによって渦流探傷センサ２６をシリンダ内周面３の位置に追従させる場合に比べ、この渦流探傷センサ２６の追従性を安定化できる。
【００４９】
（４）ガイドローラ２７には、測定ヘッド１３をシリンダボア２内に挿入する際に、シリンダ内周面３の周縁部４に当接してムービングベース２５をシリンダ内周面３の半径方向内側へ移動させるためのテーパ面３７が形成されている。このため、シリンダボア２の中心（シリンダ内周面３の中心Ｏ）と測定ヘッド１３の回転中心Ｐ（回転シャフト２２の回転中心）とがずれている場合にも、測定ヘッド１３をシリンダボア２内に容易に挿入でき、測定ヘッド１３の回転中心Ｐをシリンダ内周面３の中心Ｏに一致させる動作を行なう機構を装備する必要がない。
【００５０】
（５）ガイドローラ２７のテーパ面３７が、測定ヘッド１３の側面視において、渦流探傷センサ２６の下端２６Ａよりも下方の領域に形成されたので、測定ヘッド１３がガイドローラ２７のテーパ面３７に案内されてシリンダボア２内に挿入されるときに、渦流探傷センサ２６がシリンダ内周面３に干渉することを防止できる。
【００５１】
（６）渦流探傷センサ２６は、そのセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍの変化によって、検出精度が大きな影響を受けるという特性を有する。この距離Ｍは、前述のように適性な一定値（例えば０．３ｍｍ）に維持されるが、何らかの理由で変化することがある。測定ヘッド１３には渦電流変位センサ２８が設置され、この渦電流変位センサ２８は、センサ面３８とシリンダ内周面３との距離Ｎの変化を測定することで、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍの変化を求める。そして、この距離Ｍの変化に基づいて渦流探傷センサ２６の出力データが補正されることから、渦流探傷センサ２６によるシリンダ内周面３の欠陥検出精度を安定化でき、且つ向上させることができる。
【００５２】
（７）渦電流変位センサ２８が、測定ヘッド１３のセンサハウジング３４において渦流探傷センサ２６と同軸上に配置されたので、例えば渦電流変位センサ２８が渦流探傷センサ２６の上方または下方位置で、渦流探傷センサ２６と並列に配置された場合に比べ、シリンダ内周面３に対して同一の位置で、渦電流変位センサ２８の測定値（距離Ｎの変化）から渦流探傷センサ２６とシリンダ内周面３との距離Ｍの変化を求めることができる。従って、この距離Ｍの変化に基づく渦流探傷センサ２６の検出データの補正を適正に実施できる。
【００５３】
（８）渦電流変位センサ２８が、測定ヘッド１３のセンサハウジング３４において渦流探傷センサ２６と反対位置に配置されている。つまり、渦流探傷センサ２６と渦電流変位センサ２８とは共に電磁気を利用して検出、測定をそれぞれ実施するものであり、これらの渦流探傷センサ２６と渦電流変位センサ２８とが反対位置に配置されることは、渦流探傷センサ２６の検出時と渦電流変位センサ２８の測定時にそれぞれの電磁波が互いに干渉することを防止できる。
【００５４】
（９）測定ヘッド１３は、測定ヘッド本体２９及びスペーサ３０を備えてなり、測定ヘッド本体２９がスペーサ３０を介して回転シャフト２２に結合され、このスペーサ３０が、検査すべきシリンダブロック１のシリンダ内周面３の直径に対応して複数種類（例えばスペーサ３０Ａ、３０Ｂ）設けられている。従って、欠陥を検査すべきシリンダブロック１のシリンダ内周面３の直径が広い範囲で異なっている場合（例えばシリンダ内周面３の直径が９０ｍｍ、６０ｍｍなどの場合）にも、同一の測定ヘッド本体２９を用いて、これらのシリンダ内周面３の欠陥を、コスト上昇させることなく正確に検査することができる。
【００５５】
（１０）渦流探傷センサ２６のガイドローラ２７に対する位置調整が、ダイヤルゲージ５０、ゲージベース５１及びゲージマスタ５２を備えた専用のセッティングゲージ４７を用いて実施されるので、前記位置調整を正確かつ簡単に実施できる。
【００５６】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本実施の形態では、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍの変化を求めるための変位センサが渦電流変位センサ２８の場合を述べたが、他の方式の変位センサ、例えばレーザーや超音波などを利用した変位センサを用いてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１ シリンダブロック（被検査物）
２ シリンダボア
３ シリンダ内周面
４ 周縁部
１０ シリンダ内周面欠陥検査装置（内周面検査装置）
１３ 測定ヘッド
２２ 回転シャフト
２４ フレーム
２５ ムービングベース
２６ 渦流探傷センサ
２６Ａ 下端
２７ ガイドローラ
２８ 渦電流変位センサ
２９ 測定ヘッド本体
３０、３０Ａ、３０Ｂ スペーサ
３６ センサ面
３７ テーパ面
４１ インロー部（係合部）
４４ ピン穴（位置決め部）
４６ バランスウェイト
４７ セッティングゲージ
５０ ダイヤルゲージ
５１ ゲージベース
５２ ゲージマスタ
５３ ゲージ取付ブラケット
５４ 湾曲凹部
５５ 湾曲凸面
５８ 測定子
Ｍ 距離
Ｓ、ＳＡ、ＳＢ 寸法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物のボアを臨む内周面における表面及び内部の欠陥を検査する内周面検査装置の測定ヘッドに係り、特に、エンジンのシリンダまたはシリンダブロックのシリンダボアを臨むシリンダ内周面における表面及び内部の欠陥を検査する内周面検査装置の測定ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのシリンダまたはシリンダブロックのシリンダボアを臨むシリンダ内周面における表面及び内部の欠陥を検査する内周面検査装置では、図１０に示すように、測定ヘッド１００の先端部に、例えば渦流探傷センサ１０１が、センサ面を外方に向けて設置されている。この測定ヘッド１００は、図示しない昇降ユニットによりシリンダボア内に挿入され、図示しないに回転ユニットにより回転される間に、シリンダ内周面の表面及び内部に存在する欠陥、例えば鋳巣や傷などを検査する。
【０００３】
ところで、渦流探傷センサ１０１では、センサ面とシリンダ内周面との距離が検出中に変化すると、その距離変化が検出結果に大きな影響を及ぼしてしまう。例えば、シリンダブロックが固定され、このシリンダブロックに対して測定ヘッド１００が常に同一軌跡で運動する場合であっても、このシリンダブロックのシリンダボア位置や、シリンダ内周面の直径、シリンダ内周面の傾き等のばらつきによって、渦流探傷センサ１０１とシリンダ内周面との距離が渦流探傷センサ１０１の検出中に変化してしまい、欠陥の検出が不可能になる場合がある。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載のように、測定ヘッドに変位センサを追加して設置し、この変位センサとシリンダ内周面との距離を測定し、この測定値に基づきＸＹテーブルを駆動して測定ヘッドの位置を補正し、これにより、探傷センサとシリンダ内周面との距離を一定に維持する検査装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２９４７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の検査装置では、例えば８００ｒｐｍの回転速度で回転する測定ヘッドを、ＸＹテーブルによりＸ方向及びＹ方向にリアルタイムで位置補正することになる。しかし、このような位置補正は、処理時間やＸＹテーブル駆動部の応答性などから制御が困難であり、これを実現するためには、複雑で高価な検査装置になってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、探傷センサのセンサ面と被検査物の内周面との距離を簡単な構造で一定に維持して、前記内周面の表面及び内部の欠陥を高精度に検出できる内周面検査装置の測定ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、被検査物のボア内に挿入されて、このボアを臨む内周面の周方向に回転し、この内周面の表面及び内部の欠陥を検査する内周面検査装置の測定ヘッドであって、フレーム、ムービングベース、探傷センサ及びガイドローラを備えた測定ヘッド本体を有し、前記ムービングベースは、前記フレームに対して前記被検査物の内周面の直径方向に移動可能に設けられ、前記探傷センサは、前記ムービングベースに取り付けられて、センサ面が前記被検査物の内周面に対向し、この内周面の表面及び内部の欠陥を検出し、前記ガイドローラは、前記ムービングベースに取り付けられ、測定ヘッドの回転時に前記ムービングベースと共に前記内周面の半径方向外側へ移動し、この内周面に押圧されて転動するよう構成されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、測定ヘッドの回転時に、ムービングベースが被検査物の内周面の半径方向外側へ移動し、このムービングベースに取り付けられたガイドローラが前記内周面に押圧された状態で転動し、これにより、ムービングベースに取り付けられた探傷センサが前記内周面に追従して位置づけられる。このため、探傷センサのセンサ面と被検査物の内周面との距離を簡単な構造で一定に維持でき、この結果、探傷センサにより被検査物の内周面における表面及び内部の欠陥を高精度に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る内周面検査装置の測定ヘッドにおける一実施の形態が適用されたシリンダ内周面欠陥検査装置を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＩＢ矢視図。
【図２】図１の測定ヘッドを示す斜視図。
【図３】図２の測定ヘッドを斜め下方から目視して示す斜視図。
【図４】（Ａ）は図２の測定ヘッドを示す側面図、（Ｂ）は図４（Ａ）の部分拡大図。
【図５】図２の測定ヘッドを示す底面図。
【図６】図２の測定ヘッドの組付け斜視図。
【図７】図６における２種類のスペーサをそれぞれ示す底面図。
【図８】セッティングゲージを用いた渦流探傷センサの位置調整状況を示す斜視図。
【図９】図８のセッティングゲージを示す組付け斜視図。
【図１０】従来の内周面検査装置の測定ヘッドを示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る内周面検査装置の測定ヘッドにおける一実施の形態が適用されたシリンダ内周面欠陥検査装置を示し、（Ａ）が正面図、（Ｂ）が図１（Ａ）のＩＢ矢視図である。この図１に示す内周面検査装置としてのシリンダ内周面欠陥検査装置１０は、被検査物としてのシリンダまたはシリンダブロック１の複数のシリンダボア２を臨むそれぞれのシリンダ内周面３における表面及び内部の欠陥（例えば鋳巣や傷など）を検査するものであり、昇降ユニット１１、回転ユニット１２及び測定ヘッド１３を有して構成される。
【００１３】
昇降ユニット１１は、架台１４に固定された固定プレート１５に、昇降駆動源としての例えばサーボモータ１６が固定して取り付けられ、このサーボモータ１６の回転軸にボールねじ１７が鉛直下向きに延在され、スライドプレート１８の裏面に設置されたナット１９が前記ボールねじ１７に螺合されて構成される。
【００１４】
また、回転ユニット１２は、スライドプレート１８の表面にモータ２０が回転駆動源として設置され、このモータ２０にタイミングベルト２１等を介して回転シャフト２２が連結されたものである。この回転シャフト２２は、スライドプレート１８に設置されたベアリングユニット２３によって、スライドプレート１８に回転自在に支持される。そして、回転シャフト２２の下部先端に前記測定ヘッド１３が取り付けられる。
【００１５】
従って、サーボモータ１６の駆動により、ボールねじ１７及びナット１９を介してスライドプレート１８が昇降する。また、モータ２０の駆動により、タイミングベルト２１を介して回転シャフト２２が回転する。これらにより、測定ヘッド１３は、シリンダブロック１のシリンダボア２内に挿入され、シリンダ内周面３の周方向に沿って回転して、このシリンダ内周面３の表面及び内部の欠陥を検査する。この検査時に、測定ヘッド１３は、シリンダ内周面３に対して例えば１回転する毎にシリンダ内周面３の軸方向に一定距離だけ昇降または下降し、これを繰り返してシリンダ内周面３の全面に対して欠陥を検査する。
【００１６】
測定ヘッド１３は、図２〜図４に示すように、フレーム２４、ムービングベース２５、渦流探傷センサ２６、ガイドローラ２７及び渦電流変位センサ２８を備えた測定ヘッド本体２９と、この測定ヘッド本体２９を回転シャフト２２に結合させるためのスペーサ３０とを有して構成される。回転シャフト２２からの回転力及び昇降移動力がスペーサ３０を介して測定ヘッド本体２９へ付与される。
【００１７】
フレーム２４は、フレーム平面部２４Ａの底面から一対のフレーム垂下部２４Ｂが一体に垂下されてなる。これら一対のフレーム垂下部２４Ｂのそれぞれの先端部にガイドブッシュ３１Ａが嵌装される。そして、各ガイドブッシュ３１Ａ内に、一端が前記ムービングベース２５のアーム部２５Ａに固定された一対のガイドバー３１のそれぞれが挿通される。
【００１８】
これらのガイドバー３１は、図４及び図５に示すように、前記渦流探傷センサ２６の両側にこの渦流探傷センサ２６と平行して、且つこの渦流探傷センサ２６と同一高さに配置される。これらのガイドバー３１により、ムービングベース２５は、渦流探傷センサ２６の軸方向、つまりシリンダ内周面３の直径方向にのみ移動可能にフレーム垂下部２４Ｂに取り付けられる。
【００１９】
また、図２及び図３に示すように、ムービングベース２５の両アーム部２５Ａとフレーム垂下部２４Ｂとの間に圧縮スプリング３２が、ガイドバー３１と同軸に配置されると共に、このガイドバー３１の他端にストッパ３３が固定されている。このストッパ３３がガイドブッシュ３１Ａに当接することで、圧縮スプリング３２のばね力によるムービングベース２５の移動が規制（制止）される。
【００２０】
渦流探傷センサ２６は、シリンダブロック１のシリンダ内周面３の表面及び内部の欠陥を検出するものであり、センサハウジング３４に取り付けられる。このセンサハウジング３４は、ムービングベース２５に取付ビス３５を用いて固定されるが、この取付ビス３５を緩めることで、ムービングベース２５に対して渦流探傷センサ２６の軸方向（つまりシリンダ内周面３の直径方向）に微調整可能に設けられる。このセンサハウジング３４は、渦流探傷検出への影響を回避するために、例えばプラスチックにて構成されている。渦流探傷センサ２６がセンサハウジング３４を介してムービングベース２５に取り付けられた状態で、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６は、図５に示すように、シリンダブロック１のシリンダ内周面３に対向して設けられる。
【００２１】
図４及び図５に示すように、ムービングベース２５における一対のアーム部２５Ａのそれぞれの前方に、前記ガイドローラ２７が回転自在に設置される。これら一対のガイドローラ２７は、平面視または底面視（図５）において渦流探傷センサ２６の両側に配置され、側面視（図４）において渦流探傷センサ２６と同一高さに位置付けられる。これらのガイドローラ２７は、測定ヘッド１３がシリンダブロック１のシリンダボア２内に挿入されたときにシリンダ内周面３に接触し、このときの渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍは、図１２に示すセッティングゲージ４７（後述）を用いて、例えば０．３ｍｍの適性値になるように、センサハウジング３４がムービングベース２５に対して位置調整される。
【００２２】
更に、図５に示すように、シリンダボア２の中心（即ちシリンダ内周面３の中心Ｏ）と測定ヘッド１３の回転中心Ｐとがずれている場合、一対のガイドローラ２７は、測定ヘッド１３におけるシリンダ内周面３の周方向に沿う回転時（例えば図５の矢印Ａ方向の回転時）に、ムービングベース２５に作用する遠心力と圧縮スプリング３２によるばね力によって、ムービングベース２５と共にシリンダ内周面３の半径方向外側へ移動し、このシリンダ内周面３に押圧されて転動する。従って、ムービングベース２５は、シリンダ内周面３の位置に追従して動き、この結果、ムービングベース２５にセンサハウジング３４を介して取り付けられた渦流探傷センサ２６も、シリンダ内周面３に追従して位置付けられる。このため、シリンダ内周面３の中心Ｏと測定ヘッド１３の回転中心Ｐとがずれている場合にも、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍが前述の適性な一定値（例えば０．３ｍｍ）に維持される。
【００２３】
ここで、ガイドローラ２７はプラスチックにて構成されて、シリンダ内周面３への接触時にこのシリンダ内周面３を傷つけることが防止される。
【００２４】
これら一対のガイドローラ２７のそれぞれには、図４及び図５に示すように、測定ヘッド１３をシリンダブロック１のシリンダボア２内に挿入する際に、シリンダ内周面３の周縁部４に当接して、ムービングベース２５をシリンダ内周面３の半径方向において内側（シリンダ内周面３の中心Ｏ側）へ移動させるためのテーパ面３７が形成されている。
【００２５】
測定ヘッド１３がシリンダボア２内に存在しないとき（つまり、ムービングベース２５の動作がストッパ３３によって制止されているとき）には、測定ヘッド１３の回転中心Ｐからガイドローラ２７のシリンダ内周面３への接触点までの距離Ｌは、シリンダ内周面３の精度のばらつきに対応させるために、シリンダ内周面３の半径よりも例えば０．５ｍｍ程度大きく設定されている。この測定ヘッド１３がシリンダボア２に近づいたとき、測定ヘッド１３のガイドローラ２７のテーパ面３７がシリンダ内周面３の周縁部４に当接し、この周縁部４からテーパ面３７へ作用する力Ｆの半径方向分力Ｆｘ（図４（Ｂ））は、ムービングベース２５を渦流探傷センサ２６の軸方向内側（即ちシリンダ内周面３の半径方向内側）へ、圧縮スプリング３２の付勢力に抗して移動させる。これにより、測定ヘッド１３は、ガイドローラ２７のテーパ面３７に案内されて、シリンダボア２内に挿入される。この測定ヘッド１３がシリンダボア２内に挿入された状態を図４及び図５に示す。
【００２６】
前記ガイドローラ２７のテーパ面３７を形成するテーパ角度θは、シリンダ内周面３の周縁部４からテーパ面３７へ作用する力Ｆのうち、半径方向分力Ｆｘが軸方向分力Ｆｙよりも大きくなるように微小な角度に設定される。
【００２７】
また、ガイドローラ２７のテーパ面３７は、ガイドローラ２７の下部に設けられるが、更に測定ヘッド１３の側面視において、渦流探傷センサ２６の下端２６Ａよりも下方の領域に形成される。従って、測定ヘッド１３がガイドローラ２７のテーパ面３７に案内されてシリンダボア２内に挿入されるときに、渦流探傷センサ２６がシリンダ内周面３に干渉（衝突）することがなく、更に、測定ヘッド１３がシリンダボア２内に挿入されたときには、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍは、前述の一定値（例えば０．３ｍｍ）に設定される。
【００２８】
図３及び図４に示すように、ムービングベース２５に固定されたセンサハウジング３４には、渦流探傷センサ２６と同軸上で、且つこの渦流探傷センサ２６と反対位置に、前記渦電流変位センサ２８がセンサブラケット３９を用いて設定される。この渦電流変位センサ２８は、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍの変化を求めるためのものであり、そのセンサ面３８とシリンダ内周面３との距離Ｎ（図５）を測定する。この距離Ｎは、測定ヘッド１３がシリンダボア２内に挿入されてガイドローラ２７がシリンダ内周面３に接触したときに、例えば１．０ｍｍの適性な一定値に設定される。
【００２９】
シリンダボア２の中心（シリンダ内周面３の中心Ｏ（図５））と測定ヘッド１３の回転中心Ｐとがずれた状態で測定ヘッド１３がシリンダボア２内に挿入され、測定ヘッド１３がシリンダ内周面３の周方向に沿って回転したとき、渦電流変位センサ２８は、センサハウジング３４に取り付けられることで、渦流探傷センサ２６と共にシリンダ内周面３の位置に追従して移動する。このとき、渦流探傷センサ２６と渦電流変位センサ２８とが１８０度反対位置に配置されたので、渦流探傷センサ２６がシリンダ内周面３に接近したときには、同じ量だけ渦電流変位センサ２８がシリンダ内周面３から離反することになる。従って、渦電流変位センサ２８のセンサ面３８とシリンダ内周面３との距離Ｎの変化を測定することで、この測定値とシリンダ内周面３の直径の値とから、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍの変化を算出することが可能になる。
【００３０】
渦流探傷センサ２６はそのセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍの変化によって、検出精度が大きな影響を受けるという特性を有する。この距離Ｍは、前述のように適性な一定値（例えば０．３ｍｍ）に維持されるが、何らかの理由で変化することがある。このため、上述のように渦電流変位センサ２８の測定値に基づいて渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍの変化を求め、この値を元に渦流探傷センサ２６の検出データを補正することで、渦流探傷センサ２６による欠陥の検出精度を安定化でき、且つ向上させることが可能になる。
【００３１】
次に、上述の渦流探傷センサ２６、ガイドローラ２７及び渦電流変位センサ２８等を備えた測定ヘッド本体２９を回転シャフト２２に結合させるスペーサ３０について、特に図６及び図７を用いて説明する。
【００３２】
図４に示すように、測定ヘッド１３がシリンダボア２内に存在せず、ムービングベース２５の動作がストッパ３３によって制止されているときには、測定ヘッド１３の回転中心Ｐ（図５）からガイドローラ２７のシリンダ内周面３への接触点までの距離Ｌは、前述の如く、シリンダ内周面３の半径よりも例えば０．５ｍｍ程度大きく設定されている。従って、測定ヘッド１３（測定ヘッド本体２９）をシリンダボア２内へ挿入するための測定ヘッド１３（測定ヘッド本体２９）の半径方向の余裕は例えば０．５ｍｍ程度である。このため、測定ヘッド本体２９自体で対応可能なシリンダ内周面３の半径範囲は、例えば±０．２５ｍｍ程度と少ない。それ故、この測定ヘッド本体２９を用いて、半径が広い範囲で異なるシリンダ内周面３の欠陥を検査するためには、この測定ヘッド本体２９の中心と測定ヘッド１３の回転中心Ｐ（即ち回転シャフト２２の回転中心）との距離を変更する必要がある。
【００３３】
本実施の形態では、測定ヘッド本体２９の中心と測定ヘッド１３の回転中心Ｐとの距離を変更させるために、シリンダ内周面３の直径に応じて異なる複数種類のスペーサ３０（例えば図６及び図７に示すスペーサ３０Ａ、３０Ｂ）を用いる。
【００３４】
つまり、スペーサ３０（３０Ａ、３０Ｂ）の底面には、回転シャフト２２の係合凸部４０に係合するインロー部４１が設けられる。これらの係合凸部４０とインロー部４１とが係合することで、回転シャフト２２に対しスペーサ３０（３０Ａ、３０Ｂ）が位置決めされる。また、スペーサ３０（３０Ａ、３０Ｂ）の天面には、測定ヘッド本体２９のフレーム平面部２４Ａに係合する溝４２と、測定ヘッド本体２９の位置決めピン４３に嵌合するピン孔４４とが形成されている。フレーム平面部２４Ａが溝４２に係合し、位置決めピン４３がピン孔４４に嵌合することで、スペーサ３０（３０Ａ、３０Ｂ）に対し測定ヘッド本体２９が位置決めされる。
【００３５】
スペーサ３０Ａとスペーサ３０Ｂでは、図７に示すように、係合部としてのインロー部４１の中心と、位置決め部としてのピン孔４４との寸法Ｓが異なり、スペーサ３０Ａの寸法ＳＡは、スペーサ３０Ｂの寸法ＳＢよりも大きく設定されている。従って、直径の大きなシリンダ内周面３に対してはスペーサ３０Ａを介して測定ヘッド２９を回転シャフト２９に結合させ、直径の小さなシリンダ内周面３に対してはスペース３０Ｂを介して測定ヘッド２９を回転シャフト２２に結合させる。これにより、測定ヘッド本体２９の中心と測定ヘッド１３の回転中心Ｐ（回転シャフト２２の回転中心）との距離を、シリンダ内周面３の直径に応じて異ならせることが可能になる。ここで、測定ヘッド本体２９は、締結ボルト４８を用いてスペーサ３０（３０Ａ、３０Ｂ）に結合され、スペーサ３０（３０Ａ、３０Ｂ）は、締結ボルト４９を用いて回転シャフト２２に結合される。
【００３６】
このようにスペーサ３０（３０Ａ、３０Ｂ）を用いて、測定ヘッド本体２９の中心と測定ヘッド１３の回転中心Ｐとの距離をシリンダ内周面３の直径に応じて変更することで、測定ヘッド本体２９における渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍが、例えば０．３ｍｍの適正な一定値に保持される。
【００３７】
また、測定ヘッド本体２９の渦電流変位センサ２８においても、センサブラケット３９をシリンダ内周面３の直径に応じて複数種類（例えば直径の大きなシリンダ内周面３用のセンサブラケット３９Ａと、直径の小さなシリンダ内周面３用のセンサブラケット３９Ｂ）用意する。シリンダ内周面３の直径に応じてセンサブラケット３９（３９Ａ、３９Ｂ）を変更することで、測定ヘッド本体２９における渦電流変位センサ２８のセンサ面３８とシリンダ内周面３との距離Ｎが、例えば１．０ｍｍの適正な一定値に保持される。
【００３８】
上述のように、スペーサ３０（３０Ａ、３０Ｂ）を用いて、測定ヘッド本体２９の中心と測定ヘッド１３の回転中心Ｐとの距離をシリンダ内周面３の直径に応じて変更すると、特にシリンダ内周面３の直径が大きな場合には、測定ヘッド本体２９の中心が測定ヘッド１３の回転中心Ｐから大きく離れて、この測定ヘッド１３では、回転中心Ｐまわりのアンバランスが過大になり振動が発生してしまう。そこで、スペーサ３０（３０Ａ、３０Ｂ）のウェイト取付部４５に、インロー部４１の中心とピン孔４４との寸法Ｓ（ＳＡ、ＳＢ）に応じて増減されるバランスウェイト４６が取り付けられる。このバランスウェイト４６の重量を調整することで、上述の測定ヘッド１３のアンバランスが解消される。
【００３９】
次に、渦流探傷センサ２６のガイドローラ２７に対する位置調整を実施するためのセッティングゲージ４７について、図８及び図９を用いて説明する。
【００４０】
このセッティングゲージ４７は、測定ヘッド１３のガイドローラ２７がシリンダ内周面３に接触したときに、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍを例えば０．３ｍｍの適正な一定値に設定するものであり、図９に示すように、ダイヤルゲージ５０、ゲージベース５１及びゲージマスタ５２を備えて構成される。
【００４１】
ダイヤルゲージ５０は、ゲージ取付ブラケット５３に固定して取り付けられる。ゲージベース５１は、ゲージ取付ブラケット５３に交換可能に取り付けられ、シリンダ内周面３の半径と同一半径に形成された湾曲凹面５４を備える。ゲージマスタ５２は、シリンダ内周面３の半径と同一半径に形成された湾曲凸面５５備えると共に、結合孔５６が形成される。ゲージベース５１に突設された結合ボルト５７をゲージマスタ５２の結合孔５６に挿入して結合することで、ゲージマスタ５２の湾曲凸面５５がゲージベース５１の湾曲凹面５４に接触した状態で、ゲージマスタ５２がゲージベース５１に装着される。
【００４２】
ダイヤルゲージ５０がゲージ取付ブラケット５３を介してゲージベース５１に取り付けられ、このゲージベース５１にゲージマスタ５２が装着された状態で、ダイヤルゲージ５０の測定子５８をゲージマスタ５２の湾曲凸面５５に接触させて、ダイヤルゲージ５０を０点合せする。
【００４３】
次に、ゲージマスタ５２をゲージベース５１から離脱させ、図８に示すように、このゲージベース５１の湾曲凹面５４に測定ヘッド１３のガイドローラ２７を接触させる。このとき、ダイヤルゲージ５０の測定子５８を測定ヘッド１３の渦流探傷センサ２６のセンサ面３６に垂直になるようにセットする。この状態で、渦流探傷センサ２６が取り付けられたセンサハウジング３４をムービングベース２５に対して渦流探傷センサ２６の軸方向に微小移動させ、ダイヤルゲージ５０の数値が例えば−０．３ｍｍとなるように、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６の位置を調整する。
【００４４】
尚、このセッティングゲージ４７では、検査対象となるシリンダブロック１のシリンダ内周面３の半径が異なった場合には、このシリンダ内周面３の半径と同一半径の湾曲凹面５４、湾曲凸面５５をそれぞれ備えたゲージベース５１、ゲージマスタ５２が用いられる。
【００４５】
以上のように構成されたことから、本実施の形態によれば、次の効果（１）〜（１０）を奏する。
【００４６】
（１）シリンダブロック１のシリンダボア２内に挿入された測定ヘッド１３の回転時には、ムービングベース２５がシリンダ内周面３の半径方向外側へ移動し、このムービングベース２５に取り付けられたガイドローラ２７がシリンダ内周面３に押圧された状態で転動し、これによりムービングベース２５に取り付けられた渦流探傷センサ２６がシリンダ内周面３の位置に追従して移動する。このため、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍを、簡単な構造で適正な一定値に維持できるので、渦流探傷センサ２６によりシリンダブロック１のシリンダ内周面３における表面及び内部の欠陥を高精度に検出できる。
【００４７】
（２）渦流探傷センサ２６が一対のガイドローラ２７と同一高さに設置されているので、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６をガイドローラ２７と同一高さで、シリンダ内周面３の位置に正確に追従されることができる。
【００４８】
（３）シリンダブロック１のシリンダボア２内に挿入された測定ヘッド１３の回転時には、ムービングベース２５に作用する遠心力及び圧縮スプリング３２のばね力の作用で、ガイドローラ２７がムービングベース２５と共にシリンダ内周面３の半径方向外側へ移動し、シリンダ内周面３に押圧されて転動する。このため、ムービングベース２５がシリンダ内周面３の位置に追従して動き、このムービングベース２５にセンサハウジング３４を介して取り付けられた渦流探傷センサ２６も、シリンダ内周面３の位置に追従する。この結果、測定ヘッド１３の回転時にムービングベース２５に作用する遠心力のみによって渦流探傷センサ２６をシリンダ内周面３の位置に追従させる場合に比べ、この渦流探傷センサ２６の追従性を安定化できる。
【００４９】
（４）ガイドローラ２７には、測定ヘッド１３をシリンダボア２内に挿入する際に、シリンダ内周面３の周縁部４に当接してムービングベース２５をシリンダ内周面３の半径方向内側へ移動させるためのテーパ面３７が形成されている。このため、シリンダボア２の中心（シリンダ内周面３の中心Ｏ）と測定ヘッド１３の回転中心Ｐ（回転シャフト２２の回転中心）とがずれている場合にも、測定ヘッド１３をシリンダボア２内に容易に挿入でき、測定ヘッド１３の回転中心Ｐをシリンダ内周面３の中心Ｏに一致させる動作を行なう機構を装備する必要がない。
【００５０】
（５）ガイドローラ２７のテーパ面３７が、測定ヘッド１３の側面視において、渦流探傷センサ２６の下端２６Ａよりも下方の領域に形成されたので、測定ヘッド１３がガイドローラ２７のテーパ面３７に案内されてシリンダボア２内に挿入されるときに、渦流探傷センサ２６がシリンダ内周面３に干渉することを防止できる。
【００５１】
（６）渦流探傷センサ２６は、そのセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍの変化によって、検出精度が大きな影響を受けるという特性を有する。この距離Ｍは、前述のように適性な一定値（例えば０．３ｍｍ）に維持されるが、何らかの理由で変化することがある。測定ヘッド１３には渦電流変位センサ２８が設置され、この渦電流変位センサ２８は、センサ面３８とシリンダ内周面３との距離Ｎの変化を測定することで、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍの変化を求める。そして、この距離Ｍの変化に基づいて渦流探傷センサ２６の出力データが補正されることから、渦流探傷センサ２６によるシリンダ内周面３の欠陥検出精度を安定化でき、且つ向上させることができる。
【００５２】
（７）渦電流変位センサ２８が、測定ヘッド１３のセンサハウジング３４において渦流探傷センサ２６と同軸上に配置されたので、例えば渦電流変位センサ２８が渦流探傷センサ２６の上方または下方位置で、渦流探傷センサ２６と並列に配置された場合に比べ、シリンダ内周面３に対して同一の位置で、渦電流変位センサ２８の測定値（距離Ｎの変化）から渦流探傷センサ２６とシリンダ内周面３との距離Ｍの変化を求めることができる。従って、この距離Ｍの変化に基づく渦流探傷センサ２６の検出データの補正を適正に実施できる。
【００５３】
（８）渦電流変位センサ２８が、測定ヘッド１３のセンサハウジング３４において渦流探傷センサ２６と反対位置に配置されている。つまり、渦流探傷センサ２６と渦電流変位センサ２８とは共に電磁気を利用して検出、測定をそれぞれ実施するものであり、これらの渦流探傷センサ２６と渦電流変位センサ２８とが反対位置に配置されることは、渦流探傷センサ２６の検出時と渦電流変位センサ２８の測定時にそれぞれの電磁波が互いに干渉することを防止できる。
【００５４】
（９）測定ヘッド１３は、測定ヘッド本体２９及びスペーサ３０を備えてなり、測定ヘッド本体２９がスペーサ３０を介して回転シャフト２２に結合され、このスペーサ３０が、検査すべきシリンダブロック１のシリンダ内周面３の直径に対応して複数種類（例えばスペーサ３０Ａ、３０Ｂ）設けられている。従って、欠陥を検査すべきシリンダブロック１のシリンダ内周面３の直径が広い範囲で異なっている場合（例えばシリンダ内周面３の直径が９０ｍｍ、６０ｍｍなどの場合）にも、同一の測定ヘッド本体２９を用いて、これらのシリンダ内周面３の欠陥を、コスト上昇させることなく正確に検査することができる。
【００５５】
（１０）渦流探傷センサ２６のガイドローラ２７に対する位置調整が、ダイヤルゲージ５０、ゲージベース５１及びゲージマスタ５２を備えた専用のセッティングゲージ４７を用いて実施されるので、前記位置調整を正確かつ簡単に実施できる。
【００５６】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本実施の形態では、渦流探傷センサ２６のセンサ面３６とシリンダ内周面３との距離Ｍの変化を求めるための変位センサが渦電流変位センサ２８の場合を述べたが、他の方式の変位センサ、例えばレーザーや超音波などを利用した変位センサを用いてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１ シリンダブロック（被検査物）
２ シリンダボア
３ シリンダ内周面
４ 周縁部
１０ シリンダ内周面欠陥検査装置（内周面検査装置）
１３ 測定ヘッド
２２ 回転シャフト
２４ フレーム
２５ ムービングベース
２６ 渦流探傷センサ
２６Ａ 下端
２７ ガイドローラ
２８ 渦電流変位センサ
２９ 測定ヘッド本体
３０、３０Ａ、３０Ｂ スペーサ
３６ センサ面
３７ テーパ面
４１ インロー部（係合部）
４４ ピン穴（位置決め部）
４６ バランスウェイト
４７ セッティングゲージ
５０ ダイヤルゲージ
５１ ゲージベース
５２ ゲージマスタ
５３ ゲージ取付ブラケット
５４ 湾曲凹部
５５ 湾曲凸面
５８ 測定子
Ｍ 距離
Ｓ、ＳＡ、ＳＢ 寸法
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物のボア内に挿入されて、このボアを臨む内周面の周方向に回転し、この内周面の表面及び内部の欠陥を検査する内周面検査装置の測定ヘッドであって、
フレーム、ムービングベース、探傷センサ及びガイドローラを備えた測定ヘッド本体を有し、
前記ムービングベースは、前記フレームに対して前記被検査物の内周面の直径方向に移動可能に設けられ、
前記探傷センサは、前記ムービングベースに取り付けられて、センサ面が前記被検査物の内周面に対向し、この内周面の表面及び内部の欠陥を検出し、
前記ガイドローラは、前記ムービングベースに取り付けられ、測定ヘッドの回転時に前記ムービングベースと共に前記内周面の半径方向外側へ移動し、この内周面に押圧されて転動するよう構成されたことを特徴とする内周面検査装置の測定ヘッド。
【請求項２】
前記ガイドローラは、平面視において探傷センサの両側に配置され、側面視において前記探傷センサと同一高さに位置づけらたことを特徴とする請求項１に記載の内周面検査装置の測定ヘッド。
【請求項３】
前記ガイドローラには、測定ヘッドを被検査物のボア内に挿入する際に、このボアを臨む内周面の周縁部に当接して、ムービングベースを前記内周面の半径方向内側へ移動させるためのテーパ面が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の内周面検査装置の測定ヘッド。
【請求項４】
前記ガイドローラのテーパ面は、側面視において探傷センサの下端よりも下方の領域に設けられたことを特徴とする請求項３に記載の内周面検査装置の測定ヘッド。
【請求項５】
前記ムービングベースには、探傷センサと同軸上で、且つこの探傷センサと反対位置に、前記探傷センサのセンサ面と被検査物の内周面との距離変化を求めるための変位センサが配置されたことを特徴とする請求項１に記載の内周面検査装置の測定ヘッド。
【請求項６】
前記測定ヘッド本体が、この測定ヘッド本体に回転力を付与する回転シャフトにスペーサを介して結合され、
このスペーサは、前記回転シャフトに係合する係合部と前記測定ヘッド本体に位置決めされる位置決め部との寸法が、被検査物の内周面の直径に応じて異なって複数種類設けられたことを特徴とする請求項１に記載の内周面検査装置の測定ヘッド。
【請求項７】
前記スペーサには、回転シャフトとの結合部と測定ヘッド本体との位置決め部との寸法に応じて増減されるバランスウェイトが取り付けられることを特徴とする請求項６に記載の内周面検査装置の測定ヘッド。
【請求項８】
前記探傷センサのガイドローラに対する位置調整がセッティンググゲージを用いてなされ、
このセッティングゲージは、取付ブラケットに取り付けられたダイヤルゲージと、被検査物の内周面の半径と同一半径に設けられた湾曲凹面を備えると共に、前記取付ブラケットに交換可能に取り付けられるゲージベースと、前記被検査物の内周面の半径と同一半径に設けられた湾曲凸面を備えると共に、この湾曲凸面を前記湾曲凹面に接触させて前記ゲージベースに着脱可能に取り付けられるゲージマスタとを有し、
前記ゲージベースに取り付けられたゲージマスタの前記湾曲凸面に前記ダイヤルゲージの測定子を接触させることで、このダイヤルゲージを０点合せさせ、前記ゲージマスタが取り外された前記ゲージベースの前記湾曲凹面を前記ガイドローラに接触させ、０点合せされた前記ダイヤルゲージの前記測定子を前記探傷センサのセンサ面に接触させて、このセンサ面を位置調整させるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の内周面検査装置の測定ヘッド。
【請求項９】
前記被検査物がエンジンのシリンダまたはシリンダブロックであり、前記内周面がシリンダ内周面であることを特徴とする請求項１に記載の内周面検査装置の測定ヘッド。
【請求項１０】
前記探傷センサが渦流探傷センサであることを特徴とする請求項１に記載の内周面検査装置の測定ヘッド。
【請求項１】
被検査物のボア内に挿入されて、このボアを臨む内周面の周方向に回転し、この内周面の表面及び内部の欠陥を検査する内周面検査装置の測定ヘッドであって、
フレーム、ムービングベース、探傷センサ及びガイドローラを備えた測定ヘッド本体を有し、
前記ムービングベースは、前記フレームに対して前記被検査物の内周面の直径方向に移動可能に設けられ、
前記探傷センサは、前記ムービングベースに取り付けられて、センサ面が前記被検査物の内周面に対向し、この内周面の表面及び内部の欠陥を検出し、
前記ガイドローラは、前記ムービングベースに取り付けられ、測定ヘッドの回転時に前記ムービングベースと共に前記内周面の半径方向外側へ移動し、この内周面に押圧されて転動するよう構成されたことを特徴とする内周面検査装置の測定ヘッド。
【請求項２】
前記ガイドローラは、平面視において探傷センサの両側に配置され、側面視において前記探傷センサと同一高さに位置づけらたことを特徴とする請求項１に記載の内周面検査装置の測定ヘッド。
【請求項３】
前記ガイドローラには、測定ヘッドを被検査物のボア内に挿入する際に、このボアを臨む内周面の周縁部に当接して、ムービングベースを前記内周面の半径方向内側へ移動させるためのテーパ面が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の内周面検査装置の測定ヘッド。
【請求項４】
前記ガイドローラのテーパ面は、側面視において探傷センサの下端よりも下方の領域に設けられたことを特徴とする請求項３に記載の内周面検査装置の測定ヘッド。
【請求項５】
前記ムービングベースには、探傷センサと同軸上で、且つこの探傷センサと反対位置に、前記探傷センサのセンサ面と被検査物の内周面との距離変化を求めるための変位センサが配置されたことを特徴とする請求項１に記載の内周面検査装置の測定ヘッド。
【請求項６】
前記測定ヘッド本体が、この測定ヘッド本体に回転力を付与する回転シャフトにスペーサを介して結合され、
このスペーサは、前記回転シャフトに係合する係合部と前記測定ヘッド本体に位置決めされる位置決め部との寸法が、被検査物の内周面の直径に応じて異なって複数種類設けられたことを特徴とする請求項１に記載の内周面検査装置の測定ヘッド。
【請求項７】
前記スペーサには、回転シャフトとの結合部と測定ヘッド本体との位置決め部との寸法に応じて増減されるバランスウェイトが取り付けられることを特徴とする請求項６に記載の内周面検査装置の測定ヘッド。
【請求項８】
前記探傷センサのガイドローラに対する位置調整がセッティンググゲージを用いてなされ、
このセッティングゲージは、取付ブラケットに取り付けられたダイヤルゲージと、被検査物の内周面の半径と同一半径に設けられた湾曲凹面を備えると共に、前記取付ブラケットに交換可能に取り付けられるゲージベースと、前記被検査物の内周面の半径と同一半径に設けられた湾曲凸面を備えると共に、この湾曲凸面を前記湾曲凹面に接触させて前記ゲージベースに着脱可能に取り付けられるゲージマスタとを有し、
前記ゲージベースに取り付けられたゲージマスタの前記湾曲凸面に前記ダイヤルゲージの測定子を接触させることで、このダイヤルゲージを０点合せさせ、前記ゲージマスタが取り外された前記ゲージベースの前記湾曲凹面を前記ガイドローラに接触させ、０点合せされた前記ダイヤルゲージの前記測定子を前記探傷センサのセンサ面に接触させて、このセンサ面を位置調整させるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の内周面検査装置の測定ヘッド。
【請求項９】
前記被検査物がエンジンのシリンダまたはシリンダブロックであり、前記内周面がシリンダ内周面であることを特徴とする請求項１に記載の内周面検査装置の測定ヘッド。
【請求項１０】
前記探傷センサが渦流探傷センサであることを特徴とする請求項１に記載の内周面検査装置の測定ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−７５４８（Ｐ２０１１−７５４８Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４９６００（Ｐ２００９−１４９６００）
【出願日】平成２１年６月２４日（２００９．６．２４）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２４日（２００９．６．２４）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【Ｆターム（参考）】
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