JP2002318112A - ワークの内径寸法測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シンプルな構成で簡単かつ正確にワークの内径
寸法測定することができる内径寸法測定方法及び装置を
提供する。 【解決手段】まず、内径寸法が既知のマスタの内周部に
圧縮エアを供給し、その背圧を検出する。そして、その
測定結果から内径寸法と背圧との関係を示す背圧特性を
算出する。次に、測定対象のワークの内周部に圧縮エア
を供給して、その背圧を検出する。そして、前記背圧特
性に基づいてワークの内径寸法を測定する。これによ
り、ワークを回転させることなく、ワークの内径寸法を
測定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークの内径寸法
測定方法及び装置に係り、特にフェルール等の微小円筒
形ワークの内径寸法を測定するワークの内径寸法測定方
法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】フェルール等の微小円筒形ワークの内径
寸法を測定する場合、従来は、測定者が所定寸法のピン
ゲージをワークの内周部に挿入して測定していた。ま
た、自動で測定を行う場合は、ワークをＶ台等に載置
し、その内径部に接触式測定器の触針を当接させてワー
クを回転させ、そのときの触針の変位量からワークの内
径寸法を求めていた。あるいは、例えば特開平８−２９
６４２号公報や特開平１０−２２７６１９号公報、特開
平６−１７４４３３号公報に開示されているように、Ｖ
台等に載置したワークを回転させながら、その端面をＣ
ＣＤカメラで撮像し、得られた画像データから画像処理
によりワークの内径寸法を求めていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ピンゲ
ージを用いた測定は、測定者が１本１本ワークを手作業
で測定しなければならず、多大な労力を要するという欠
点があった。また、手作業による測定のため正確性に欠
けるという欠点もあった。さらに、ピンゲージを挿入し
て測定する方式のため、測定が進行するとピンゲージが
磨耗し、正確な測定ができなくなるという欠点もあっ
た。

【０００４】一方、自動で測定を行う方式の場合は、い
ずれもワークを回転させながら測定しなければならない
ため、測定に時間がかかるという欠点があった。また、
ワークを回転させるための機構が必要となり、装置が大
型化するという欠点があった。さらに、Ｖ台等に載置し
た状態でワークを回転させるため、Ｖ台等に磨耗が生
じ、正確な測定ができなくなるという欠点もあった。ま
た、接触式測定器を用いた測定では、触針をワークの内
径部に挿入する必要がある関係上、測定可能な径に限度
があり、フェルール等の小径のワークの測定ができない
という欠点があった。一方、画像処理を用いた測定で
は、端面における径しか測定できないという欠点があっ
た。

【０００５】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、シンプルな構成で簡単かつ正確にワークの内
径寸法測定することができる内径寸法測定方法及び装置
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、円筒状のワークの内径寸法を測定するワー
クの内径寸法測定方法において、内径寸法が既知の円筒
状のマスタの内周部に圧縮エアを供給して、その背圧を
検出することにより、内径寸法と背圧との関係を示す背
圧特性を算出し、測定対象のワークの内周部に圧縮エア
を供給して、その背圧を検出することにより、前記背圧
特性に基づいてワークの内径寸法を測定することを特徴
とするワークの内径寸法測定方法を提供する。

【０００７】本発明では、ワークの内周部に圧縮エアを
供給し、その背圧変化を検出することにより、ワークの
内径寸法を測定する。本発明によれば、ワークを回転さ
せる必要がないので、短時間で測定することができる。
また、磨耗も生じないので、長期間使用しても常に正確
で安定した測定を行うことができる。また、ワークを回
転させる機構が不要なので、コンパクトな装置を構成す
ることができる。

【０００８】また、本発明は前記目的を達成するため
に、前記ワークは、内径寸法が０．０５ｍｍ〜１ｍｍで
あることを特徴とする請求項１に記載のワークの内径寸
法測定方法を提供する。

【０００９】本発明によれば、従来のように触針をワー
クの内径部に挿入して測定する必要がないので、内径寸
法が０．０５ｍｍ〜１ｍｍという極小径のワークの内径
寸法の測定にきわめて有効である。

【００１０】また、本発明は前記目的を達成するため
に、前記背圧特性は、一定の不確かさを有する複数のマ
スタを使用し、統計手法を用いて最適値を算出すること
を特徴とする請求項１又は２に記載のワークの内径寸法
測定方法を提供する。

【００１１】本発明によれば、マスタに不確かさがある
場合であっても、この影響を軽減して正確な測定を行う
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るワークの内径寸法測定方法及び装置の実施の形態につ
いて説明する。

【００１３】図１は、本発明に係る内径寸法測定装置の
全体構成を示す概略図である。同図に示すように、内径
寸法測定装置は、測定部１０、供給部１２、回収部１
４、マスタ格納部１６、搬送部１８及び制御部７０で構
成され、フェルール等の微小円筒形ワークの内径寸法を
測定する。

【００１４】測定部１０は、ワークＷの内径寸法の測定
を行う。この測定部１０は、ワークＷを保持するための
複数の測定台２０と、その測定台２０に保持されたワー
クＷの内径寸法を測定する複数のエアマイクロメータ２
２とで構成されている。

【００１５】測定台２０は、図２（ａ）及び（ｂ）に示
すように、測定台本体２４、押圧リング２６、保持リン
グ２８及び押圧手段（不図示）で構成されている。

【００１６】測定台本体２４は、垂直に設置され、その
中央にエア供給路３０が形成されている。測定台本体２
４の上面には、円形状の凹部３２が形成され、その凹部
３２の中央にはワーク受け穴３４が所定の深さをもって
形成されている。このワーク受け穴３４は、エア供給路
３０と同軸上に形成され、測定対象のワークＷと略同径
に形成されている。

【００１７】押圧リング２６は、その軸線に沿ってワー
クよりも若干大径のワーク挿通穴３６が形成されてい
る。この押圧リング２６は、測定台本体上面に形成され
た凹部３２内に嵌入されており、その凹部３２の内周面
をガイド面として凹部３２内を軸方向に沿って摺動自在
に支持されている。また、この押圧リング２６の下面に
は、中央に向かって傾斜するテーパ状の押圧面３８が形
成され、保持リング２８が当接されている。

【００１８】保持リング２８は、弾性体で成形され、測
定台本体２４の上面に形成された凹部３２内に収納され
ている。この保持リング２８は、ワーク受け穴３４と同
軸上に配置されており、押圧リング２６の押圧面３８に
押圧されることにより、押し潰されて、その内径が縮径
する。なお、保持リング２８は、通常状態（無負荷の状
態）の内径が、測定対象のワークＷの外径よりも大きい
ものが使用される。したがって、ワークＷは、保持リン
グ２８に挿通される際、ほぼ非接触の状態で挿通され
る。

【００１９】図示しない押圧手段は、たとえばシリンダ
で構成され、押圧リング２６を測定台本体２４に向けて
押圧する。

【００２０】以上のように構成された測定台２０は、図
２（ａ）に示すように、押圧リング２６のワーク挿通穴
３６からワークＷを挿入すると、そのワークＷの先端部
分が測定台本体２４に形成されたワーク受け穴３４に挿
入される。この状態で同図（ｂ）に示すように、押圧リ
ング２６を図示しない押圧手段で測定台本体２４に向け
て押圧すると、保持リング２８が押圧リング２６の押圧
面３８に押し潰されて、その内径が縮径する。この結
果、ワークＷの外周部が保持リング２８に締め付けられ
て、ワークＷが測定台２０に保持される。また、保持リ
ング２８は、ワークＷの外周に密着するので、これによ
り、ワークＷとワーク受け穴３４との間がシールされ
る。

【００２１】なお、ワークＷを取り外す時は、押圧手段
による押圧リング２６の押圧を解除する。これにより、
押圧リング２６が保持リング２８の弾性復元力で元の位
置に復帰するとともに、保持リング自身もその弾性復元
力で元の径に復帰する。これにより、ワークＷへの締め
付けが解除され、取り出し可能になる。

【００２２】エアマイクロメータ２２は、図１に示すよ
うに、エア源４０、レギュレータ４２、Ａ／Ｅ変換器４
４及び管制部４６で構成されている。

【００２３】エア源４０からは、温度、湿度が一定に調
整された圧縮エアが供給される。レギュレータ４２は、
このエア源４０から供給された圧縮エアを一定圧力に調
整する。そして、このレギュレータ４２で一定圧力に調
整された圧縮エアが、Ａ／Ｅ変換器４４を介して測定台
本体２４のエア供給路３０に供給される。

【００２４】エア供給路３０に供給された圧縮空気は、
測定台２０に保持されたワークＷの内周部を通って外部
へと噴出される。Ａ／Ｅ変換器４４は、このときの圧縮
エアの背圧を内蔵するベローズと差動変圧器とによって
電気信号に変換し、管制部４６に出力する。そして、管
制部４６は、この電気信号に基づいてワークＷの内径寸
法を算出する。算出された内径寸法は、管制部４６に備
えられたモニタ４６Ａに表示されるとともに、データと
して管制部４６に備えられたメモリ（不図示）に記録さ
れる。

【００２５】供給部１２は、測定対象のワークＷの供給
を行う。この供給部１２は、測定対象のワークＷが多数
収容される供給台４８を備えている。供給台４８は、た
とえば上面に多数の穴が一定ピッチで形成されたプレー
トで構成され、その穴に測定対象のワークＷが一つずつ
収容される。

【００２６】回収部１４は、測定が終了したワークＷを
回収する。この回収部１４は、ＯＫワーク（所定の基準
に合致したワーク）が収容されるＯＫ回収台５０ＡとＮ
Ｇワーク（所定の基準に合致しないワーク）が収容され
るＮＧ回収台５０Ｂとを備えている。各回収台５０Ａ、
５０Ｂは、供給台４８と同様、たとえば上面に多数の穴
が一定ピッチで形成されたプレートで構成され、その穴
に測定を終えたワークＷが一つずつ収容される。

【００２７】マスタ格納部１６は、エアマイクロメータ
２２の零較正及び倍率較正に使用するマスタＭを格納す
る。このマスタ格納部１６は、マスタＭが格納されるマ
スタ格納台５２を備えている。マスタ格納台５２は、供
給台４８と同様、たとえば上面に多数の穴が一定ピッチ
で形成されたプレートで構成され、その穴にマスタが一
つずつ収容される。

【００２８】搬送部１８は、測定対象のワークＷを供給
部１２から測定部１０に搬送するとともに、測定を終え
たワークＷを測定部１０から回収部１４に搬送する。ま
た、マスタＭをマスタ格納部１６から測定部１０に搬送
するとともに、較正が終了したマスタＭをマスタ格納部
１６に搬送する。この搬送部１８は、トランスファーロ
ボット５４を備えている。トランスファーロボット５４
は、天井フレーム（不図示）に配設されたガイドレール
５６に沿って走行する走行体５８と、その走行体５８に
設けられた伸縮自在なアーム６０と、そのアーム６０の
先端に設けられた開閉自在なハンド６２とで構成されて
いる。ワークＷは、このハンド６２で把持されて搬送さ
れる。

【００２９】制御部７０は、あらかじめ設定された動作
プログラムに従って内径寸法測定装置を構成する個々の
装置を制御する。この制御部７０には各種情報の入力手
段としてのタッチパネル（不図示）が備えられている。

【００３０】前記のごとく構成された本実施の形態の内
径寸法測定装置の作用は次のとおりである。なお、ここ
では外径２．５ｍｍ、内径寸法０．１２５ｍｍで製造さ
れたフェルールの内径寸法ｄを測定し、その結果に基づ
き合否を判定して分別回収する場合を例に説明する。す
なわち、測定の結果、あらかじめ設定した基準を満たし
ていれば、ＯＫワークとしてＯＫ回収台５０Ａに回収
し、満たしていない場合は、ＮＧワークとしてＮＧ回収
台５０Ｂに回収する。

【００３１】まず、ワークＷの測定に先立ってエアマイ
クロメータ２２のキャリブレーション、すなわち零較正
と倍率較正が行われる。キャリブレーションは制御部７
０にキャリブレーションの実施信号が入力されることに
より実施される。

【００３２】まず、制御部７０はトランスファーロボッ
ト５４を駆動し、マスタ格納部１６から零調整用のマス
タＭを取り出して測定部１０に搬送する。測定部１０に
搬送されたマスタＭは、測定台２０に受け渡されて測定
台２０に保持される。

【００３３】ここで、マスタＭの保持は、押圧リング２
６のワーク挿通穴３６にマスタＭを挿入し、トランスフ
ァーロボット５４による把持を解除したのち、図示しな
い押圧手段で押圧リング２６を測定台本体２４に向けて
押圧することにより行う。これにより、保持リング２８
が押圧リング２６に押し潰され、その押し潰された保持
リング２８に把持されて、マスタＭが測定台２０に保持
される。

【００３４】また、マスタＭは、その先端がワーク受け
穴３４に挿入されて保持されるが、このマスタＭとワー
ク受け穴３４との間に形成される隙間は、保持リング２
８が押し潰されることによって、その保持リング２８に
シールされる。したがって、エア供給路３０にエアを供
給すると、供給されたエアは全て保持されたマスタＭの
内周部に供給されるようになる。

【００３５】マスタＭが測定台２０に保持されると、エ
ア源４０が駆動され、レギュレータ４２によって一定圧
に調整された圧縮エアが、Ａ／Ｅ変換器４４を介して測
定台２０のエア供給路３０に供給される。このエア供給
路３０に供給された圧縮エアは、マスタＭの内周部を通
って外部に排気される。そして、このときの圧縮エアの
背圧がＡ／Ｅ変換器４４によって検出され、電気信号と
して管制部４６へと出力される。管制部４６は、その電
気信号として出力された零調整用のマスタＭの背圧デー
タを内蔵するメモリに記憶する。

【００３６】零調整用のマスタＭの測定が終了すると、
エアの供給が停止され、マスタＭのロックが解除され
る。すなわち、押圧手段による押圧リング２６の押圧が
解除され、保持リング２８による締め付けが解除され
る。そして、このロックが解除されたマスタＭがトラン
スファーロボット５４によって測定台２０から取り除か
れ、マスタ格納部１６の元の位置に回収される。

【００３７】次に、トランスファーロボット５４は、マ
スタ格納部１６から倍率調整用のマスタＭを取り出し、
測定部１０に搬送する。測定部１０に搬送されたマスタ
Ｍは、同様にして測定台２０に受け渡され、測定台２０
に保持される。そして、この倍率調整用のマスタＭが測
定台２０に保持されると、再びエア源４０が駆動され、
測定台２０のエア供給路３０に圧縮エアが供給される。
エア供給路３０に供給された圧縮エアは、同様にマスタ
Ｍの内周部を通って外部に排気される。そして、このと
きの背圧がＡ／Ｅ変換器４４によって検出されて電気信
号として管制部４６へと出力される。管制部４６は、そ
の電気信号として出力された倍率調整用のマスタＭの背
圧データを内蔵するメモリに記憶する。

【００３８】倍率調整用のマスタＭの測定が終了する
と、エアの供給が停止され、マスタＭのロックが解除さ
れる。そして、このロックが解除されたマスタＭがトラ
ンスファーロボット５４によって測定台２０から取り除
かれ、マスタ格納部１６の元の位置に回収される。

【００３９】管制部４６は、測定された零調整用のマス
タＭの背圧データと倍率調整用のマスタＭの背圧デー
タ、及び、あらかじめ測定されている各マスタＭの既知
の内径寸法のデータに基づいて、内径寸法の変化と背圧
変化との関係（背圧特性）を求める。また、零調整用の
マスタＭの背圧の測定値を測定の基準値に設定する。

【００４０】以下の測定では、この零調整用のマスタＭ
との背圧変化を検出することにより、ワークＷの内径寸
法ｄが測定される。

【００４１】なお、上記のように零調整用のマスタと倍
率調整用のマスタは、他の方法で精密に内径寸法が測定
されたものを使用し、オペレータは、あらかじめその寸
法値を管制部４６に入力しておく（制御部７０のタッチ
パネル（不図示）を利用して入力）。また、零調整用の
マスタと倍率調整用のマスタは、ともに内径寸法が異な
るものが使用される（小範と大範）。

【００４２】以上によりエアマイクロメータ２２のキャ
リブレーションが終了する。なお、本実施の形態の内径
寸法測定装置にはエアマイクロメータ２２が複数設けら
れているので、その全てについてキャリブレーションを
実施する。そして、全てのマイクロメータ２２のキャリ
ブレーションが終了したのち、ワークＷの測定が開始さ
れる。

【００４３】まず、トランスファーロボット５４が駆動
され、供給部１２から測定対象のワークＷが取り出され
る。そして、そのトランスファーロボット５４によって
測定部１０に搬送される。測定部１０に搬送されたワー
クＷは、測定台２０に受け渡され、測定台２０に保持さ
れる。

【００４４】ここで、このワークＷの保持は、上述した
マスタＭの保持の時と同様に押圧リング２６のワーク挿
通穴３６にワークＷを挿入し、図示しない押圧手段で押
圧リング２６を測定台本体２４に向けて押圧することに
より行う。これにより、保持リング２８が押圧リング２
６に押し潰され、その押し潰された押圧リング２６に把
持されて、ワークＷが測定台２０に保持される。また、
これと同時にワークＷとワーク受け穴３４との間がシー
ルされる。

【００４５】ワークＷが測定台２０に保持されると、エ
ア源４０が駆動され、レギュレータ４２によって一定圧
に調整された圧縮エアがＡ／Ｅ変換器４４を介して測定
台２０のエア供給路３０に供給される。このエア供給路
３０に供給された圧縮エアは、ワークＷの内周部を通っ
て外部に排気される。そして、このときの圧縮エアの背
圧がＡ／Ｅ変換器４４によって検出され、電気信号とし
て管制部４６へと出力される。

【００４６】管制部４６は、Ａ／Ｅ変換器４４からの電
気信号に基づいてワークＷの内径寸法ｄを演算する。す
なわち、あらかじめ求めた背圧特性に基づいて測定され
た背圧からワークＷの内径寸法ｄを算出する。算出され
た内径寸法ｄは、管制部４６に備えられたモニタ４６Ａ
上に表示されるとともに、データとして管制部に備えら
れたメモリ（不図示）に記録される。

【００４７】以上により１つのワークＷの内径寸法の測
定が終了する。測定が終了すると、エア源４０の駆動が
停止され、測定台２０によるワークＷの保持が解除され
る。すなわち、押圧手段（不図示）による押圧リング２
６の押圧が解除され、保持リング２８によるワークＷの
締め付けが解除されて、ワークＷのロックが解除され
る。そして、そのフリーになったワークが、トランスフ
ァーロボット５４によって測定台２０から取り上げら
れ、そのままトランスファーロボット５４によって回収
部１４へと搬送される。

【００４８】ここで、回収部１４には、所定の基準に合
致したＯＫワークが収容されるＯＫ回収台５０Ａと、基
準に合致していないＮＧワークが収容されるＮＧ回収台
５０Ｂとが備えられているので、回収されたワークＷ
は、その測定結果に応じて各回収台５０Ａ、５０Ｂに分
別して回収される。すなわち、制御部７０において、回
収されたワークＷの内径寸法ｄが、あらかじめ設定され
た基準を満たしているか否かを判定し、満たしている場
合はＯＫ回収台５０Ａに回収させ、満たしていない場合
はＮＧ回収台５０Ｂに回収させる。

【００４９】以上一連の工程で１つのワークＷの測定作
業が完了する。以下、同様の作業を繰り返し実施するこ
とにより、供給部１２の供給台４８に収容された全ての
ワークＷの測定を実施するが、本実施の形態の内径寸法
測定装置には、測定部１０に複数の測定台２０、２０、
…を備えているので、この複数の測定台２０、２０、…
に順次ワークＷを供給してゆきながら測定を進行させ
る。すなわち、複数ある測定台２０、２０、…に順次ワ
ークＷを供給し、測定が終了するたびに順次ワークＷを
補充してゆく。これにより、測定の待ち時間をなくして
トランスファーロボット５４を効率よく稼動でき、効率
のよい測定を行うことができる。

【００５０】このように、本実施の形態の内径寸法測定
装置では、ワークＷの内周部に圧縮エアを供給し、その
背圧変化に基づいてワークＷの内径寸法ｄを測定する。
この方法によれば、ワークＷを回転させたり、移動させ
たりすることなく、ワークＷの内径寸法を測定すること
ができる。これにより、短時間でワークＷの内径寸法を
測定することができる。また、回転機構や移動機構が不
要になるので、装置全体をコンパクトにまとめることが
できる。

【００５１】また、従来の接触式測定器を用いた測定の
ように触針をワークＷに挿入するようなことがないの
で、フェルール等の極小径のワークであっても、有効に
その内径寸法を測定することができる。このように、本
実施の形態の内径寸法測定装置は、非接触で内径寸法を
測定するので、極小径ワークの内径寸法の測定に特に有
効である。特に、フェルール等の内径寸法が０．０５ｍ
ｍ〜１ｍｍの円筒形ワークの寸法測定に有効である。

【００５２】また、本実施の形態の内径寸法測定装置
は、フェルールのように細くて長いワーク、すなわち外
径寸法に対して軸方向の長さが長いワークＷの内径寸法
の測定に特に有効である。すなわち、図３に示すよう
に、一般にフェルールは、その内周部端面に面取りＣが
施されており、このように面取りＣが施されたワークＷ
の内周部に圧縮エアを供給すると、その面取りＣの影響
で正確な背圧測定ができないおそれがある。しかし、外
径寸法Ｄに対して長さＬが十分に長いワークＷの場合、
内周部端面に面取りＣが形成されていても、その影響を
無くすことができ、安定した測定を行うことができる。
したがって、測定対象とするワークＷは、内径寸法ｄに
対する長さＬの関係が、（Ｌ／ｄ）＞５となるような関
係のワークＷであることが好ましい。

【００５３】なお、本実施の形態では、回収部１４にお
いて、測定されたワークをＯＫワークとＮＧワークとに
分別して回収しているが、更に細かいランクに分けて回
収するようにしてもよい。

【００５４】また、本実施の形態では、測定部１０にお
いて、測定台２０を複数設けているが、単独で設置する
ようにしてもよい。なお、本実施の形態のように、測定
台２０を複数設けることにより、複数のワークＷの測定
を効率よく実施することができる。

【００５５】次に、本発明に係るワークの内径寸法測定
方法及び装置の第２の実施の形態について説明する。

【００５６】ここで、本実施の形態では、上述した内径
寸法装置におけるエアマイクロメータ２２のキャリブレ
ーション方法の他の実施の形態について説明する。

【００５７】上述したように本発明に係る内径寸法測定
方法及び装置は、非接触で測定を実施することから、極
小径ワークの内径寸法の測定に有効である。

【００５８】しかしながら、測定対象のワークＷが小径
になればなるほど、マスタの製作も困難になる。

【００５９】そこで、本実施の形態では、一定の不確か
さを有するマスタを用いてエアマイクロメータ２２のキ
ャリブレーションを実施する方法について説明する。

【００６０】まず、一定の不確かさを有するマスタＭを
複数個用意する。ここでは、測定対象のワークＷの内径
寸法が０．０５ｍｍ〜１ｍｍであるものとして、０．５
μｍ程度の不確かさを有するマスタＭを複数個用意す
る。

【００６１】キャリブレーションは、この一定の不確か
さを有する複数のマスタＭについてそれぞれ背圧を測定
し、得られた測定結果から最小自乗法を用いて最適な背
圧特性を算出する。

【００６２】このように、一定の不確かさを有する複数
のマスタを使用し、最小自乗法などの統計手法を用いて
最適値を算出することにより、マスタの有する不確かさ
の影響を軽減でき、精度の高い測定を行うことができ
る。

【００６３】なお、背圧特性の最適値を算出する方法
は、最小自乗法に限らず、測定値の平均を採る等、各種
の統計的手法を用いることができる。

【００６４】また、この複数個のマスタＭは、それぞれ
マスタ格納部１６のマスタ格納台５２に収容され、トラ
ンスファーロボット５４によって順次測定台２０へと搬
送される。

【００６５】次に、本発明に係るワークの内径寸法測定
方法及び装置の第３の実施の形態について説明する。

【００６６】上述した実施の形態の内径寸法測定装置で
は、マスタ格納部１６に格納されたマスタＭをトランス
ファーロボット５４によって測定台２０に搬送してエア
マイクロメータ２２のキャリブレーションを行ってい
る。本実施の形態では、このマスタＭの搬送作業を行わ
ずにエアマイクロメータ２２のキャリブレーションを実
施するための方法を提供する。なお、キャリブレーショ
ン機構以外の構成は、上述した実施の形態の内径寸法測
定装置と同じなので、ここでは、このキャリブレーショ
ン機構の構成についてのみ説明する。

【００６７】図４は、キャリブレーション機構の構成を
示すブロック図である。同図に示すように、測定台２０
の近傍には、零調整用マスタ測定台８０と倍率調整用マ
スタ測定台８２が設置されている。この零調整用マスタ
測定台８０と倍率調整用マスタ測定台８２の構成は測定
台２０と同じである。すなわち、測定台本体２４、押圧
リング２６、保持リング２８及び押圧手段（不図示）で
構成され、押圧リング２６で保持リング２８を押し潰し
てマスタを保持する。

【００６８】各測定台２０、８０、８２のエア供給路３
０、３０、３０には、それぞれ分岐配管８４Ａ、８４
Ｂ、８４Ｃが接続されている。この分岐配管８４Ａ、８
４Ｂ、８４Ｃは、それぞれ切替装置８６に接続されてい
る。切替装置８６には、エア源４０からの圧縮エアが、
レギュレータ４２、Ａ／Ｅ変換器４４を介して供給さ
れ、切替装置８６は、この供給された圧縮エアをいずれ
かの分岐配管８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃに選択的に供給す
る。すなわち、切替装置８６は、エア源４０からの圧縮
エアの供給先を選択的に切り替える。この切り替えは、
制御部７０からの駆動信号によって行われる。

【００６９】以上のように構成された本実施の形態のキ
ャリブレーション機構の作用は次のとおりである。

【００７０】まず、トランスファーロボット５４がマス
タ格納部１６から零調整用のマスタＭを取り出し、測定
部１０に搬送する。測定部１０に搬送された零調整用の
マスタＭは、零調整用マスタ測定台８０に受け渡され、
その零調整用マスタ測定台８０に保持される。

【００７１】次に、トランスファーロボット５４は、マ
スタ格納部１６から倍率調整用のマスタＭを取り出し、
測定部１０に搬送する。測定部１０に搬送された倍率調
整用のマスタＭは、倍率調整用マスタ測定台８２に受け
渡され、その倍率調整用マスタ測定台８２に保持され
る。

【００７２】各マスタがマスタ測定台８０、８２に保持
されると、エア源４０が駆動され、レギュレータ４２に
よって一定圧に調整された圧縮エアが、Ａ／Ｅ変換器４
４を介して切替装置８６に供給される。

【００７３】ここで、切替装置８６は接続先が零調整用
マスタ測定台８０となっており、供給された圧縮エア
は、零調整用マスタ測定台８０に供給される。この零調
整用マスタ測定台８０に供給された圧縮エアは、零調整
用のマスタＭの内周部を通って外部に排気され、このと
きの圧縮エアの背圧がＡ／Ｅ変換器４４によって検出さ
れる。そして、その背圧の検出値が電気信号として管制
部４６へと出力される。管制部４６は、その電気信号と
して出力された零調整用のマスタＭの背圧データを内蔵
するメモリに記憶する。

【００７４】零調整用のマスタＭの測定が終了すると、
エアの供給が停止される。そして、切替装置８６の接続
先が零調整用マスタ測定台８０から倍率調整用マスタ測
定台８２に切り替えられる。この状態でエア源４０が再
び駆動され、レギュレータ４２によって一定圧に調整さ
れた圧縮エアが、Ａ／Ｅ変換器４４を介して切替装置８
６に供給される。そして、その切替装置８６を介して倍
率調整用マスタ測定台８２に供給される。この倍率調整
用マスタ測定台８２に供給された圧縮エアは、倍率調整
用のマスタＭの内周部を通って外部に排気され、このと
きの圧縮エアの背圧がＡ／Ｅ変換器４４によって検出さ
れる。そして、その背圧の検出値が電気信号として管制
部４６へと出力される。管制部４６は、その電気信号と
して出力された倍率調整用のマスタＭの背圧データを内
蔵するメモリに記憶する。

【００７５】以上により零調整用のマスタＭ及び倍率調
整用のマスタＭの測定が終了する。管制部４６は、その
測定された零調整用のマスタＭの背圧と倍率調整用のマ
スタＭの背圧、及び、各マスタＭの既知の内径寸法デー
タに基づいて、内径寸法の変化と背圧変化との関係（背
圧特性）を求める。また、零調整用のマスタＭの背圧の
測定値を測定の基準値に設定する。

【００７６】以上一連の工程でエアマイクロメータ２２
のキャリブレーションが終了する。この後、切替装置８
６の接続先が倍率調整用マスタ測定台８２から測定台２
０に切り替えられる。そして、この測定台２０を用いて
ワークＷの測定が順次行われる。

【００７７】このように、本実施の形態のキャリブレー
ション機構によれば、圧縮エアの供給先を切り替えるだ
けで、簡単にエアマイクロメータ２２のキャリブレーシ
ョンを行うことができる。キャリブレーションは、測定
精度を維持するために定期的に行う必要があるが、本実
施の形態のキャリブレーション機構を用いれば、マスタ
Ｍを付け替えたりする必要がないので、短時間でキャリ
ブレーションを行うことができる。これにより、キャリ
ブレーションに費やす時間を大幅に低減でき、処理効率
が向上する。

【００７８】なお、測定対象のワークＷが変わった場合
には、それに応じて零調整用マスタ測定台８０及び倍率
調整用マスタ測定台８２にセットする零調整用のマスタ
Ｍ及び倍率調整用のマスタＭを変更する。

【００７９】次に、本発明に係るワークの内径寸法測定
方法及び装置の第４の実施の形態について説明する。

【００８０】本実施の形態の内径寸法測定装置は、上述
した第１の実施の形態の内径寸法測定装置にエア漏れを
チェックする機構を備えたものである。なお、このエア
漏れをチェックするための機構以外の構成は、上述した
第１の実施の形態の内径寸法測定装置の構成と同じなの
で、ここでは、このエア漏れをチェックするための機構
についてのみ説明する。

【００８１】図５は、エア漏れをチェックするために用
いる封止装置９０が組み込まれた測定台２０の縦断面図
である。同図に示すように、測定台本体２４の側部に
は、測定台本体２４に沿って支柱９２が垂直に立設され
ている。この支柱９２の頂部には、モータ９４が設置さ
れており、そのモータ９４の出力軸９４Ａには、アーム
９６が取り付けられている。アーム９６は、出力軸９４
Ａに対して直交するように取り付けられており、モータ
９４を駆動することにより、封止位置（同図において実
線で示す位置）と待機位置（同図において二点破線で示
す位置）との間を揺動する。アーム９６の先端には円盤
状に形成されたゴム製のパッド９８が取り付けられてお
り、このパッド９８を測定台２０に保持されたワーク又
はマスタの上面に押し当てることにより、ワーク又はマ
スタの内周部上端が封止される。

【００８２】なお、ワーク又はマスタは、アーム９６が
封止位置に位置すると、パッド９８によって内周部が封
止され、アーム９６が待機位置に位置すると、封止状態
が解除される。

【００８３】以上のように構成された封止装置９０を用
いたエア漏れのチェック方法は次のとおりである。

【００８４】トランスファーロボット５４によって測定
部１０にワークＷが搬送されると、そのワークＷは測定
台２０に保持される。

【００８５】ここで、上述したようにワークＷは、その
先端部がワーク受け穴３４に挿入された状態で測定台２
０に保持され、そのワークＷとワーク受け穴３４との間
に形成される隙間は、保持リング２８にシールされた状
態で保持される。

【００８６】したがって、ワークＷが確実に保持されて
いれば、エア供給路３０から供給したエアが漏れること
はないが、たとえば保持不良などを起こした場合には、
ワークＷとワーク受け穴３４との間からエアが漏れる場
合がある。

【００８７】そこで、ワークＷが測定台２０に保持され
ると、次のようにエア漏れをチェックして、ワークＷが
測定台２０に確実に保持されているかを確認する。

【００８８】まず、ワークＷが測定台２０に保持される
と、モータ９４が駆動され、アーム９６が待機位置から
封止位置に揺動する。これにより、アーム９６の先端部
に設けられたパッド９８が測定台２０に保持されたワー
クＷの上端面に当接され、ワークＷの内周部上端が封止
される。この状態でエア源４０が駆動され、測定台２０
のエア供給路３０に圧縮エアが供給される。そして、こ
のときの背圧がＡ／Ｅ変換器４４によって検出され、電
気信号として管制部４６へと出力される。管制部４６
は、その電気信号として出力された背圧に基づいてエア
漏れの有無を判定する。すなわち、エア漏れが生じてい
れば、背圧に変化が現れるので、この背圧変化の有無を
チェックして、ワークＷを保持した測定台２０のエア漏
れの有無を判定する。

【００８９】判定が終了すると、エア供給が停止され、
再びモータ９４が駆動されて、アーム９６が元の待機位
置に復帰する。この後、エア漏れが生じていないと判定
した場合は、通常の測定を実施する。

【００９０】一方、エア漏れが生じていると判定した場
合には、ワークＷの保持をやり直す。すなわち、トラン
スファーロボット５４によってワークＷを取り上げ、再
び測定台２０に保持させる。そして、同様の手順でエア
漏れのチェックを行う。この結果、再びエア漏れと判定
された場合には、装置異常として測定を停止し、警報を
発する（たとえば、モニタ４６Ａ上に表示、あるいはブ
ザー等）。オペレータは、この警報に基づきメンテナン
ス等を実施する。

【００９１】このように、本実施の形態の内径寸法測定
装置によれば、エア漏れのチェック機構を備えているの
で、エア漏れに基く誤測定を排除でき、常に正確な測定
結果を得ることができる。

【００９２】なお、エア漏れのチェックは、測定のたび
に実施し、マスタＭの測定においても実施する。

【００９３】また、本実施の形態では、測定台２０に封
止装置９０を設けているが、ワーク又はマスタの内周部
上端を封止する機構は、これに限定されるものではな
く、たとえば、トランスファーロボット５４に設けるよ
うにしてもよい。

【００９４】なお、本実施の形態のエア漏れのチェック
機構は、上述した第１の実施の形態の内径寸法測定装置
だけでなく、第２、第３の実施の形態の内径寸法測定装
置にも適用できる。

【００９５】次に、本発明に係るワークの内径寸法測定
方法及び装置の第５の実施の形態について説明する。

【００９６】本実施の形態の内径寸法測定装置は、上述
した第１の実施の形態の内径寸法測定装置にワーク端面
の傷検査の機構を備えたものである。なお、この傷検査
のための機構以外の構成は、上述した第１の実施の形態
の内径寸法測定装置の構成と同じなので、ここでは、こ
の傷検査のための機構についてのみ説明する。

【００９７】図６は、端面傷検査装置１００を備えた測
定台２０の縦断面図である。この端面傷検査装置１００
は、測定台２０に保持されたワークＷの端面をＣＣＤで
撮像し、その画像データに基づいてワーク端面の傷の有
無を検出する。

【００９８】図６に示すように、測定台２０の上方に
は、ＣＣＤカメラ１０２が設置されている。このＣＣＤ
カメラ１０２には、ＡＦレンズユニット１０４が取り付
けられている。ＡＦレンズユニット１０４は、図示しな
いＡＦレンズ駆動手段によってＡＦ駆動され、測定台２
０に保持されたワークＷの端面に合焦される。そして、
このＡＦレンズユニット１０４で拡大されたワークＷの
端面の像がＣＣＤカメラ１０２に内蔵されたＣＣＤに撮
像される。

【００９９】ＣＣＤカメラ１０２で撮像されたワークＷ
の端面の画像データは画像処理装置１０６に出力され
る。画像処理装置１０６は、その画像データを画像処理
してワーク端面の傷の有無を検出する。

【０１００】なお、ＣＣＤカメラ１０２は、図示しない
ロボットによって移動自在に設けられており、待機位置
と測定位置との間を移動する。すなわち、通常は測定台
２０の上方から退避した位置（待機位置）に位置してお
り、傷検査時にのみ測定台２０の上方に移動して端面の
傷検査を実施する。

【０１０１】前記のごとく構成された本実施の形態の内
径寸法測定装置の作用は次のとおりである。

【０１０２】トランスファーロボット５４によって測定
部１０に搬送されたワークＷが測定台２０に保持される
と、上述した実施の形態の手順に従ってワークＷの内径
寸法が測定される。そして、このワークＷの内径寸法の
測定が終了すると、図示しないロボットが駆動され、Ｃ
ＣＤカメラ１０２が待機位置から測定位置へと移動す
る。

【０１０３】ＣＣＤカメラ１０２が測定位置に移動する
と、ＡＦレンズユニット１０４がＡＦ駆動され、ＡＦレ
ンズユニット１０４の焦点が、測定台２０に保持された
ワークＷの端面に合焦する。そして、このＡＦレンズユ
ニット１０４で拡大されたワークＷの端面の像がＣＣＤ
カメラ１０２に内蔵されたＣＣＤに撮像される。

【０１０４】ＣＣＤカメラ１０２で撮像されたワークＷ
の端面の画像データは画像処理装置１０６に出力され、
画像処理装置１０６は、その画像データを画像処理して
ワーク端面の傷の有無検出する。

【０１０５】検出が終了すると、再び図示しないロボッ
トが駆動され、ＣＣＤカメラ１０２が元の待機位置に復
帰する。

【０１０６】以上一連の工程でワークＷの端面傷検査を
含む内径寸法の測定が終了する。そして、この端面傷検
査の結果を含む内径寸法の測定結果に基づいてワークＷ
が回収部１４に分別回収される。すなわち、ＯＫワーク
とＮＧワークとに分別して回収される。

【０１０７】このように、本実施の形態の内径寸法測定
装置によれば、通常の内径寸法の測定に加えてワークＷ
の端面の傷の検査も行うことができる。これにより、別
途端面の傷の検査を行う必要がなくなり、ワークの製品
検査の効率化を図ることができる。

【０１０８】なお、本実施の形態では、ＣＣＤで撮像さ
れたワークＷの端面の画像データに基づいてワーク端面
の傷の有無だけを検査するようにしているが、この画像
データに基づいてワークＷの外径寸法や端面における内
径寸法、外径と内径との偏芯量などを画像処理により求
めるようにしてもよい。

【０１０９】なお、本実施の形態の端面傷検査装置１０
０は、上述した第１の実施の形態の内径寸法測定装置だ
けでなく、第２〜第４の実施の形態の内径寸法測定装置
にも適用できる。

【０１１０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ワークを回転させることなく、ワークの内径寸法を測定
することができる。これにより、短時間で測定を行うこ
とができる。また、ワークを回転させる機構が不要なの
で、コンパクトな装置を構成することができる。さら
に、非接触で測定するので磨耗を生じることがなく、長
期間使用しても常に正確で安定した測定を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内径寸法測定装置の全体構成を示
す概略図

【図２】測定台の構成を示す縦断面図

【図３】ワークの構成を示す側面断面図

【図４】キャリブレーション機構の構成を示すブロック
図

【図５】封止装置が組み込まれた測定台の縦断面図

【図６】端面傷検査装置を備えた測定台の縦断面図

【符号の説明】 １０…測定部、１２…供給部、１４…回収部、１６…マ
スタ格納部、１８…搬送部、２０…測定台、２２…エア
マイクロメータ、２４…測定台本体、２６…押圧リン
グ、２８…保持リング、３０…エア供給路、３２…凹
部、３４…ワーク受け穴、３６…ワーク挿通穴、３８…
押圧面、４０…エア源、４２…レギュレータ、４４…Ａ
／Ｅ変換器、４６…管制部、４８…供給台、５０Ａ…Ｏ
Ｋ回収台、５０Ｂ…ＮＧ回収台、５２…マスタ格納台、
５４…トランスファーロボット、５６…ガイドレール、
５８…走行体、６０…アーム、６２…ハンド、７０…制
御部、８０…零調整用マスタ測定台、８２…倍率調整用
マスタ測定台、８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃ…分岐配管、８
６…切替装置、９０…封止装置、９２…支柱、９４…モ
ータ、９４Ａ…出力軸、９６…アーム、９８…パッド、
１００…端面傷検査装置、１０２…ＣＣＤカメラ、１０
４…ＡＦレンズユニット、１０６…画像処理装置

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状のワークの内径寸法を測定するワ
   ークの内径寸法測定方法において、 内径寸法が既知の円筒状のマスタの内周部に圧縮エアを
   供給して、その背圧を検出することにより、内径寸法と
   背圧との関係を示す背圧特性を算出し、 測定対象のワークの内周部に圧縮エアを供給して、その
   背圧を検出することにより、前記背圧特性に基づいてワ
   ークの内径寸法を測定することを特徴とするワークの内
   径寸法測定方法。
2. 【請求項２】 前記ワークは、内径寸法が０．０５ｍｍ
   〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のワー
   クの内径寸法測定方法。
3. 【請求項３】 前記背圧特性は、一定の不確かさを有す
   る複数のマスタを使用し、統計手法を用いて最適値を算
   出することを特徴とする請求項１又は２に記載のワーク
   の内径寸法測定方法。
4. 【請求項４】 円筒状のワークの内径寸法を測定するワ
   ークの内径寸法測定装置において、 ワーク又は内径寸法が既知のマスタを保持するワーク保
   持手段と、 前記ワーク保持手段に保持されたワーク又はマスタの内
   周部に圧縮エアを供給するエア供給手段と、 前記エア供給手段で前記ワーク又はマスタの内周部に供
   給した圧縮エアの背圧を検出する背圧検出手段と、 前記背圧検出手段で検出されたマスタの背圧の検出値に
   基づいて内径寸法と背圧との関係を示す背圧特性を算出
   する背圧特性演算手段と、 前記背圧検出手段で検出されたワークの背圧から前記背
   圧特性に基づいてワークの内径寸法を算出する内径寸法
   演算手段と、からなることを特徴とするワークの内径寸
   法測定装置。
5. 【請求項５】 前記ワークは、内径寸法が０．０５ｍｍ
   〜１ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載のワー
   クの内径寸法測定装置。
6. 【請求項６】 前記マスタを保持するマスタ保持手段を
   別途備えるとともに、前記エア供給手段から供給される
   圧縮エアの供給先を前記ワーク保持部材に保持されたワ
   ーク又は前記マスタ保持部材に保持されたマスタに選択
   的に切り替える切替手段を備えたことを特徴とする請求
   項４又は５に記載のワークの内径寸法測定装置。
7. 【請求項７】 前記ワーク保持手段及び／又は前記マス
   タ保持手段は、 ワーク又はマスタが軸に沿って挿入されるワーク受け穴
   が形成された保持手段本体と、 前記ワーク受け穴の開口部に配設され、前記ワーク受け
   穴に挿入されるワーク又はマスタが挿通される弾性変形
   可能な保持リングと、 前記保持リングを介して前記保持手段本体に進退自在に
   設けられ、前記保持リングを前記保持手段本体との間で
   押圧して挟み込むことにより、前記保持リングを弾性変
   形させて、その内径を縮径させる押圧部材と、 前記ワーク受け穴に連通され、該ワーク受け穴内に圧縮
   エアを供給するエア供給路と、からなり、前記保持リン
   グを通して前記ワーク受け穴にワーク又はマスタを挿入
   したのち、前記押圧手段で前記保持リングを押圧して前
   記保持リングの内径を縮径させることにより、前記ワー
   ク受け穴に挿入されたワーク又はマスタの外周部を前記
   保持リングの内周部で締め付けて固定するとともに、前
   記ワーク受け穴の開口部を前記保持リングでシールする
   ことを特徴とする請求項４、５又は６に記載のワークの
   内径寸法測定装置。
8. 【請求項８】 前記ワーク保持手段に保持されたワーク
   及び／又は前記マスタ保持手段に保持されたマスタの開
   口端を閉塞する閉塞手段と、 前記背圧検出手段で検出されたワークの背圧の検出値に
   基づいて前記ワーク保持手段のワーク受け穴に供給する
   エアの漏れ及び／又は前記背圧検出手段で検出されたマ
   スタの背圧の検出値に基づいて前記マスタ保持手段のワ
   ーク受け穴に供給するエアの漏れを検出するエア漏れ検
   出手段と、を備えたことを特徴とする請求項７に記載の
   ワークの内径寸法測定装置。
9. 【請求項９】 測定対象のワークを前記ワーク保持手段
   に供給するワーク供給手段と、 測定終了後のワークを前記ワーク保持手段から回収する
   ワーク回収手段と、 前記ワーク回収手段で回収されたワークを前記内径寸法
   演算手段の算出結果に応じてあらかじめ設定されたラン
   クごとに分別する分別手段と、を備えたことを特徴とす
   る請求項４、５、６、７又は８に記載のワークの内径寸
   法測定装置。
10. 【請求項１０】 前記ワーク保持手段及び前記背圧検出
    手段を複数備えたことを特徴とする請求項４、５、６、
    ７、８又は９に記載のワークの内径寸法測定装置。
11. 【請求項１１】 前記ワーク保持手段に保持されたワー
    クの端面を撮像する撮像素子と、 前記撮像素子上に投影されたワークの端面の画像に基づ
    いて前記ワークの端面の傷の有無を検出する傷検出手段
    と、を備えたことを特徴とする請求項４、５、６、７、
    ８、９又は１０に記載のワーク内径寸法測定装置。