JP2003139525A - 内面形状計測方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】計測対象物の内面形状を忠実に計測することが
できる内面形状計測方法及びその装置を提供することで
ある。 【課題を解決するための手段】中空な計測対象物の内部
に計測手段を設けて計測対象物の内面形状を計測するも
のであり、計測対象物における一端から中空内部に真直
なシャフトを設け、シャフトに設置した計測手段で計測
対象物の内面形状を計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中空な計測対象物
の内部に計測手段を設けて計測対象物の内面形状を計測
する内面形状計測方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の断面形状が円形状である円筒など
の中空な計測対象物における内面の形状を計測するもの
として、特開昭６３−５８１３０号公報や特開平７−４
３１０３号公報に記載のものがある。

【０００３】これら従来技術では、計測手段を計測対象
物の軸芯位置に設置し、軸芯から中空内面までの距離を
周方向に順次測定し、さらに計測手段を軸方向に順次移
動させて軸芯から中空内面までの距離を周方向に計測す
ることを繰り返して、計測距離情報を処理することで３
次元化を図るとともに、計測距離の偏差から凹凸など内
面の形状を測定できるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、計
測対象物の軸芯位置への計測手段の設置に当たっては、
計測手段の中心位置から計測対象物の中空内面に向けて
放射状に脚部など伸ばした固定治具があり、放射状に延
びた各脚部の距離を等しくさせて計測手段の中心を軸芯
位置に一致させている。計測は、計測手段の中心位置か
ら計測対象物の中空内面に向けての距離を計測すること
で行うようになっている。

【０００５】従って、計測手段、即ち、固定治具を計測
対象物の軸方向に順次移動させつつ軸芯から中空内面ま
での距離を周方向に計測することを繰り返す場合、計測
対象物が真直であれば、固定治具を軸方向に順次移動さ
せた固定治具の中心位置の軌跡は真直であり問題はな
い。

【０００６】しかしながら、計測対象物が曲がっている
ような場合には、計測手段における中心位置の軌跡は計
測対象物の曲がりに沿って移動した形になる。

【０００７】ところが、計測した軸芯から中空内面まで
の距離自体はスカラー量であるから、計測手段の中心位
置の移動は把握できず、凹凸など内面の形状を相対的に
計測できても、計測対象物の曲がりを含めた絶対的な内
面形状の計測は困難であった。

【０００８】それゆえ本発明の目的は計測対象物の内面
形状を忠実に計測することができる内面形状計測方法及
びその装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の特徴とするところは、中空な計測対象物の内部に計
測手段を設けて該計測対象物の内面形状を計測するもの
において、該計測対象物における一端から中空内部に真
直なシャフトを設け、該シャフトに設置した計測手段で
該計測対象物の内面形状を計測することにある。

【００１０】さらに上記目的を達成する本発明の特徴と
するところは、中空な計測対象物の内部に計測手段を設
けて該計測対象物の内面形状を計測するものにおいて、
該計測対象物における一端から計測対象物の中空内部に
向けて真直に設けたシャフト、該シャフトに設置し該計
測対象物の内面形状を計測する計測手段を有することに
ある。

【００１１】本発明によれば、計測手段を計測対象物の
軸方向に順次移動させても、計測手段の固定位置がシャ
フトに沿って移動し計測対象物の中心に倣って移動しな
いので、計測結果がスカラー量でも中心が定まっている
ことによって、計測対象物の内面形状を忠実に計測する
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図を参照しながら本発明方
法及びその装置について説明する。

【００１３】図１は、本発明になる計測装置１により計
測対象物である円筒状の段付きケーシング１００の内面
を計測する状況を示している。

【００１４】段付きケーシング１００は、最大内径約φ
９００（ｍｍ），長さ約１８００（ｍｍ）の回転機械用
ケーシングで、ケーシング１００の両端面にあるケーシ
ング・スタッドボルト１０１，１０２を利用して計測装
置１を設置している。

【００１５】計測装置１はケーシング１００の両端面側
に１２０度間隔で放射状に３本づつシャフト支持アーム
２ａ、２ｂを備えており、シャフト支持アーム２ａ、２
ｂの各一端のリング部をケーシング・スタッドボルト１
０１，１０２に取付け、３本から成るシャフト支持アー
ム２ａ、２ｂの他端側はシャフト受けブロック３ａ、３
ｂと連結してあり、シャフト４の両端部を支持する。シ
ャフト支持アーム２ａ、２ｂは、図示していないが中程
にターンバックルなどの長さを調節できる機構をもって
いる。

【００１６】ケーシング１００の軸方向（図１の左右方
向）において、シャフト４は中央で図１に図示した左右
のピ−ス４ａ，４ｂに２分割し接続リング４ｃにより一
体化したものであり、中央部において自重により生じる
撓みを支持体５で矯正しつつ支持している。

【００１７】シャフト４には、計測手段である計測ユニ
ット６Ａ〜６Ｅを設けている。計測ユニット６Ａはシャ
フト支持アーム２ａとともにケーシング・ボルト１０１
に固定してあり、計測ユニット６Ｂ〜６Ｅはシャフト４
に移動可能に設けてある。

【００１８】計測ユニット６Ａはシャフト４の軸方向で
の位置を計測するものであり、計測ユニット６Ｂ〜６Ｅ
はケーシング１００の内面や端面の周方向や軸方向の位
置を計測するものである。シャフト４は図示していない
ハンドルの操作で周方向、即ち、時計方向あるいは反時
計方向に回転できるようになっており、その回転量は図
示を省略した可撓性ジョイントでシャフト４に接続させ
たロータリエンコーダ７で計測している。このシャフト
４の回転中に軸方向で位置ずれを起こすことがあるが、
その移動量は計測ユニット６Ａで計測して、計測位置と
ケーシング１００における周方向での内面計測結果や軸
方向での計測結果に対応させて、後々の内面形状の演算
処理において利用する。

【００１９】図２により、計測ユニット６Ｄを代表とし
て、計測ユニット６Ａ〜６Ｅの計測方法を説明する。

【００２０】シャフト４の外周に支持ブロック６ａを移
動可能に固定している。

【００２１】即ち、支持ブロック６ａには半径方向に１
条の切れ目を設けてあり、ネジ締めにより切れ目の間隔
を狭めて支持ブロック６ａをシャフト４に緊縛固定す
る。

【００２２】支持ブロック６ａはスライドレール６ｂを
支持し、スライドレール６ｂは微動ステージ６ｃを保持
している。微動ステージ６ｃは、図３に示すように、ケ
ーシング１００における表面までの半径方向および軸方
向の距離を計測する光学式距離センサ６ｄ，６ｅを微動
可能に取付けている。但し、計測ユニット６Ａ，６Ｂは
軸方向の距離センサ、計測ユニット６Ｃは半径方向の距
離センサのみとしている。そして、前述したように、計
測ユニット６Ａはケーシング１００に直接固定してお
り、スライドレールを有しない取付構成としている。計
測ユニット６Ｂ，６Ｃでケーシング１００の右端部（図
１のア部），計測ユニット６Ｄでケーシング１００の内
面（図１のイ部），計測ユニット６Ｅでケーシング１０
０の左端部（図１のウ部）を計測する。各距離センサと
して非接触式のものを用いることにより形状測定装置の
組み込み作業を簡便になるようにしたが、接触式のもの
でも構わない。

【００２３】図１に戻って、計測装置１のケーシング１
００への設置について説明する。

【００２４】計測装置１は、そのシャフト４の内部に図
４に示すように、左端にレーザ投光器１ａ，レーザ光の
焦点を絞るためのレンズまたはピンホールを有するスポ
ット板１ｂ，中央にスポット板１ｃ，そして右端に受光
器１ｄを備えている。レーザ光の種類としては、通常の
Ｈｅ−Ｎｅレーザや半導体レーザを用いる。シャフト４
の中央外部には、前述したように、撓みを矯正しつつ支
持する支持体５がある。支持体５は、サーボモータなど
の駆動装置５ａとシャフト４の支持部材５ｂを備えてお
り、駆動装置５ａによりシャフト４の自重による撓みを
矯正している。

【００２５】図１に示すように、計測装置１をケーシン
グ１００に設置する場合、シャフト４は撓みが無い真っ
直ぐな状態とする。

【００２６】そのような設置のために、予め、図4
（ｂ）に示すように、シャフト４の両端と中央部の3点
が水平になるように図示していない水準器で確認しつつ
支持体５の駆動装置５ａでシャフト４の中央部上昇させ
て、水平が得られたところで駆動装置５ａの移動量を記
憶しておく。あるいは、石材などの精密な水平面を持つ
定盤の上にシャフト４を設置し、その状態での受光器１
ｄでの受光位置情報を記憶しておく。また、この場合、
受光器１ｄがＣＣＤ素子であれば、受光位置データを記
憶しておく。

【００２７】ケーシング１００に計測装置を設置する場
合、図4（ａ）で示すケーシング１００に対する設置長
さｅは様々であり、シャフト４を中央で支持しない時の
撓み量ｗも変わる。スポット板１ｂ，１ｃ間の距離ｄは
計測装置固有である。

【００２８】そこで、ケーシング１００に計測装置１を
設置した場合、受光器１ｄで受光位置偏差δを確認で
き、設置長さｅは実測できる。

【００２９】実際の撓み量ｗは、下式で与えられる。

【００３０】δ≒（ｅ／ｄ）×ｗ …（１） 従って、設置後に撓み量ｗが零になるように、受光器１
ｄで得た受光位置偏差δから駆動装置５ａの操作量を決
めて撓みを矯正し、記憶させておいた受光器１ｄの位置
データで矯正処理が正しいか確認し、シャフト４の設置
を真直なものとする。

【００３１】受光器１ｄとしては、ＣＣＤ素子のイメー
ジセンサを用いているが、抵抗値検出法のＰＳＤ，光量
最大点を探索する方法をとる光量センサあるいは入光Ｏ
Ｎ範囲の中心を探索する方法を行う光電センサなどを採
用してもよい。

【００３２】投光器１ａ，スポット板１ｂ，１ｃ，受光
器１ｄで形成される光線を上下あるいは左右に並べるこ
とで、シャフト４の直線性は一層向上する。

【００３３】図5は、計測装置１の電気系統を示してい
る。

【００３４】図５で、５ｃは駆動装置５ａのドライバで
ある。８は受光器１ｄや計測ユニット６Ａ〜６Ｅの各距
離センサでの計測結果を入力するアナログ入力インタフ
ェース、９はエンコーダ７の計測結果を入力するパラレ
ル入力インタフェース、１０は中央コントローラ（演算
手段）、１１はパルス発生器、１２は外部記憶装置、１
３はモニタ、１４はプリンタである。

【００３５】中央コントローラ１０は後述する計測ソフ
トプログラムなどを内蔵したＲＯＭや各インターフェー
ス８，９からの入力などを一時格納するＲＡＭやＲＯＭ
の計測ソフトプログラムに基いて各種処理を進めるＣＰ
Ｕなどを備えたＭＰＵで構成されている。

【００３６】駆動装置５ａの操作量は中央コントローラ
１０で算出されてパルス量として出力され、パルス発生
器１１はこれを受けてドライバ５ｃに必要パルスを出力
して、駆動装置５ａはシャフト４を真直にする。モニタ
１３は中央コントローラ１０での処理状況を表示し、作
業者の便に供する。計測対象や計測条件などの情報や処
理結果などは外部記憶装置１２に格納し、またプリンタ
１４でハードコピーとして出力する。

【００３７】図6は、モニタ１３に表示させた画面の一
例である。

【００３８】モニタ１３の画面には、計測場所と計測結
果および計測結果をデータ処理して得られる図形を表示
するが、以下、説明する計測の手順なども表示して、作
業ミスを未然に防止するようにしている。

【００３９】次に、ケーシング１００の内面形状計測に
ついて、図７、図８で説明する。

【００４０】先ず、図７により計測装置１の設置につい
て説明する。

【００４１】図７のステップ（以下、Ｓと略記する）１
で、図１におけるケーシング１００の右端面を基準面と
して、シャフト４の右端側を３本のシャフト支持アーム
２ａとケーシング・スタッドボルト１０１でケーシング
１００に仮固定する。

【００４２】次にＳ２でシャフト４の左端側を３本のシ
ャフト支持アーム２ｂとケーシング・スタッドボルト１
０２でケーシング１００の他端（図１での左端）側に仮
固定する。

【００４３】シャフト４は周方向に回転可能になってい
るので、Ｓ３において、図示していないハンドルをゆっ
くり回してシャフト４を回転させる。

【００４４】シャフト４の回転中、図２に示した計測ユ
ニット６Ａの距離センサでシャフト４の右端までの距離
を計測し、計測データはロータリエンコーダ７による回
転量計測結果と対応させて図５に示した中央コントロー
ラ１０のＲＡＭに記憶しておく。また、計測ユニット６
Ｃの距離センサでケーシング１００の右端内面までの距
離を計測も同時に行い、それらの計測データも中央コン
トローラ１０のＲＡＭに記憶させておく。

【００４５】シャフト４の１回転が終了したところで、
計測ユニット６Ｃで計測した結果のうち任意の３点の距
離を用いて、図形処理を行う。即ち、３点はケーシング
１００の内面の一円周上に位置するものとして外接円を
仮想し、その中心位置を３点の重心位置から算出する。

【００４６】仮想外接円の中心位置はシャフト４の中心
位置をあらわしており、ケーシング１００の中心位置は
設計上既知であるから、シャフト４の中心位置とケーシ
ング１００の中心位置の差、即ち、ケーシング１００の
右端側から両中心位置を見た時の中心位置ずれ量を算出
する。

【００４７】また、仮想外接円における法線ベクトルを
仮想する。この法線ベクトルはシャフト４の中心軸を表
わすもので、仮想外接円は法線ベクトルと垂直である。
一方、ケーシング１００の設計上既知な中心軸がケーシ
ング１００の右端面に垂直であるとして、仮想した法線
ベクトルとケーシング１００の設計上既知な中心軸のず
れ角からケーシング１００の右端面と仮想外接円の面の
傾斜状況を面平行ずれ量として算出する。単純にいえ
ば、ケーシング１００の設計上既知な中心軸に対しシャ
フト４の中心軸が交差しないようにシャフト４が設置さ
れたかを表わす尺度として、面平行ずれ量を求めてお
く。

【００４８】その後、Ｓ４で中心位置ずれ量が許容値内
かどうか判断し、許容値外であれば、Ｓ５において作業
者は手作業でシャフト支持アーム２ａにおけるターンバ
ックル（図示省略）を適宜回転させて、シャフト４の中
心がケーシング１００の中心に近づくように芯出しを行
う。

【００４９】ケーシング１００の中心に近づいた考えた
ところでＳ３に戻って、再度、シャフト４を回転させ計
測をして、中心位置ずれ量と面平行ずれ量を算出する。

【００５０】中心位置ずれ量が許容値内に入ったらＳ４
からＳ６に進み、面平行ずれ量が許容値内に入っている
か判断する。許容値外ということはシャフト４の中心軸
がケーシング１００の設計上の中心軸と平行になってい
ないことであるので、Ｓ７において作業者は手作業でシ
ャフト支持アーム２ｂにおけるターンバックル（図示省
略）を適宜回転させて、シャフト４の中心軸がケーシン
グ１００の中心軸と平行になるように芯出しを行う。一
致したと考えたところでＳ３に戻って、再度、シャフト
４を回転させ計測をして、中心位置ずれ量と面平行ずれ
量を算出する。

【００５１】右端側の中心位置ずれ量は許容値内に入っ
ているからＳ４からＳ６に進み、面平行ずれ量が許容値
内に入っているか再判断をする。

【００５２】面平行ずれ量が許容値内に入ったら、シャ
フト支持アーム２ａ，２ｂとケーシング・ボルト１０
１，１０２のそれぞれの仮固定を本固定に改め、ケーシ
ング１００の両端で計測装置１を固定する。

【００５３】その後、Ｓ８においてシャフト４の撓み量
を検出する。

【００５４】この処理は図４の受光器１ｄで受けるレー
ザ光の受光位置偏差δからシャフト４の撓み量ｗを前述
の（１）式から得るものである。

【００５５】撓み量ｗが許容値外であれば、Ｓ１０に進
み、図５の中央コントローラ１０により駆動装置５ａに
よる操作量を算出し、シャフト４の中央を持ち上げて撓
みを解消させる。撓み量ｗが許容値に入ったら、シャフ
ト４が真直に設置されたことになる。

【００５６】計測装置１の設置にあたり、ケーシング１
００の内径の違いに対しては、計測ユニット６Ｂ〜６Ｅ
のスライドレール６ｂや微動ステージ６ｃで距離センサ
の位置合わせを行い、ケーシング１００の軸方向の違い
に対しては、シャフト４への計測ユニット６Ｂ〜６Ｅの
取付け位置の調整で対応する。

【００５７】実際の作業では、計測装置１はケーシング
１００の外で可能な範囲で事前に粗位置決めした後で、
ケーシング１００の内部に組み込み、芯出し作業を行
う。

【００５８】次に、内面形状の計測について説明する。

【００５９】シャフト４は図７で説明したように許容値
を基準としてケーシング１００に真直に設置されている
ので、作業者は図示を省略しているハンドルでシャフト
４を回転させて、各計測ユニット６Ｂ〜６Ｅの距離セン
サで半径方向や軸方向の距離を計測する。なお、シャフ
ト４の設置における許容値は、後述するように設置作業
の容易さなどの観点において設定されたものであるが、
各計測ユニット６Ｂ〜６Ｅの計測結果は程々の正確さを
持ったものとなっている。

【００６０】ケーシング１００における内面の隅々まで
計測を行う場合は、シャフト４に対する軸方向での計測
ユニット６Ｂ〜６Ｅの設置位置を少しづつ移動させ、あ
るいは各計測ユニット６Ｂ〜６Ｅにおけるスライドレー
ル６ｂや微動ステージ６ｃを操作して距離センサの位置
を三次元で移動させて、所要の計測を行う。

【００６１】シャフト４の１回転により各計測ユニット
６Ｂ〜６Ｅの距離センサで半径方向や軸方向の距離を計
測する。

【００６２】距離センサ６ｄ（図３参照）による半径方
向における１回転分の計測結果で、ケーシング１００の
円筒面の凹凸を表わすことができる。距離センサ６ｅ
（図３参照）による軸方向の計測を行う場合は、スライ
ドレール６ｂや微動ステージ６ｃを利用して距離センサ
６ｅの半径方向での位置を少しずつ変化させて変化させ
るたびにシャフト４を１回転させると、その計測結果で
フランジ面の凹凸を表わすことができる。

【００６３】このように計測結果を利用して、ケーシン
グ１００の内面形状を図形化することなどで求めること
ができる。

【００６４】距離センサの位置を軸方向にずらしてもシ
ャフト４は真直であるために、計測データはケーシング
１００の曲りなどに左右されない絶対値で入手できる。
従って、計測データからケーシング１００の曲り具合を
求めることができる。ケーシング１００が設計図通り作
成されていても、所定位置に据え付けられた状態では変
歪していることもあり、ケーシング１００内にロータな
どを組込もうとすると上手く入らない場合がある。この
ような場合には据え付け具合を直す必要が出てくる。本
計測方法によれば、計測データからケーシング１００の
曲り具合を求め、ケーシング１００の変歪の程度を割り
出すことができるので、据え付け具合の調整は容易であ
る。

【００６５】次に、図８により計測データを補正し、一
層高精度な計測結果を得ることについて説明する。

【００６６】図７のＳ４やＳ６における許容値は計測装
置１をケーシング１００に設置する際の作業の容易さな
どの観点から任意に決めるものであって、距離センサを
含む計測ユニット６Ａから６Ｅの計測精度の観点で決め
たものではない。つまり、設置に精密さを求めていると
計測作業に移れないので、計測データの補正はある程度
の精度が得られる状態で計測装置１を設置して計測し、
必要に応じて計測データの高精度化を図るという考え方
に基づいている。

【００６７】さて、図８のＳ１１で図１に示す計測ユニ
ット６Ｂ〜６Ｅを用いて、ケーシング１００の右端（ア
部），中央（イ部），左端（ウ部）について全周で半径
方向（周方向）および軸方向（面方向）の距離を計測
（スキャニング）し、計測結果（データ）を図５の中央
コントローラ１０のＲＡＭに格納する。

【００６８】図５の中央コントローラ１０は、計測デー
タを用いて、図９に示すように、ア部とウ部の各３点Ｐ
１，Ｐ３，Ｐ５、Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５を通る各外接円を得
てそれらの補正前の中心位置Ａ０，Ｃ０として直線Ｌ１
を得る。

【００６９】特に、ケーシング１００の右端側を基準面
としているので、計測ユニット６Ｃで得た計測データを
利用し、更に任意の３点（例えば、Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６）
の組などを多数作り、それら各組の外接円と中心位置を
座標上に求める。そして各中心位置の平均位置Ｇ（Ａ
１）を得る。

【００７０】平均位置Ｇ（Ａ１）は、単純算術平均や重
み付け平均などにより求める。スキャニングで６０点の
計測データを得てあれば、２０組の中心位置を得ること
ができ、その平均を取って平均位置Ｇ（Ａ１）とする。

【００７１】次にＳ１２で、この平均位置Ｇ（Ａ１）と
補正前の中心位置Ａ０から誤差ΔＸ，ΔＹを求める。

【００７２】計測装置１は真直に設置されているから、
続くＳ１３では上記の誤差ΔＸ，ΔＹを利用して、既に
求めてあるア部の中心位置をＧ（Ａ１）に補正し、さら
にＳ１４でウ部の中心位置Ｃ０についても誤差ΔＸ，Δ
Ｙ分だけ平行移動をさせた位置補正を行い、補正後の中
心位置Ｃ１を得る。そして補正後の中心位置間を結ぶ線
Ｌ２を描く。

【００７３】中心位置Ｂ０は、やはり誤差ΔＸ，ΔＹ分
だけ平行移動した位置Ｂ１となる。

【００７４】直線Ｌ２は右端ア部での複数の計測データ
の平均から中心位置Ｇ（Ａ１）を正確に求めたことに基
づいており、計測装置１の中心軸はこの直線Ｌ２に位置
しているとしている。即ち、計測装置１はケーシング１
００の右端側を基準に設置しているとはいうものの、ケ
ーシング１００は真円ではないので、凹凸をもつ内面の
円周上の任意の３点の多数の組の外接円における中心位
置の平均位置を中心位置とする真円を想定して、ここに
計測装置１の軸中心が位置しているとするものである。
従って、ケーシング１００の右端側から計測装置１を見
た場合に、その中心軸の位置がケーシング１００の設計
上の中心軸の位置に一致していると見なすことができ
る。

【００７５】次に、Ｓ１５で図１の計測ユニット６Ｂに
よる計測データを用いて、計測装置１におけるシャフト
４の軸中心がケーシング１００の右端基準面について垂
直に設置されているか、即ち、シャフト４の傾きΔθの
算出を行う。

【００７６】このシャフト４の傾きΔθの算出を図１０
で説明する。

【００７７】図１０において、図９の説明で求めた中心
軸位置補正後の直線Ｌ２を傾き補正前の中心位置間を結
ぶ線Ｌ３として表示している。

【００７８】ここでも図１０に示すように、任意の３点
（例えば、ｐ１，ｐ３，ｐ５）を通る外接円の平面Ｄの
他にｐ２，ｐ４，ｐ６など多数の３点の組の外接円の平
面を設定し、各平面に対する法線ベクトルをそれぞれ求
める。そして、各法線ベクトルの平均ベクトルを得て、
これを補正後の中心位置を結ぶ線Ｌ４とし、両者の誤差
Δθを得る。これもケーシング１００における右端ア部
が幾何学的に平面でなくわずかな凹凸をもっていたり、
傾斜面になっていたりすることを前提としている。

【００７９】従って、複数の３点の組を通る平面に対す
る法線ベクトルの平均値を求めることで、計測装置１を
設置したケーシング１００右端面が平面であることを想
定し、この平面に計測装置１の中心軸が垂直に設置され
ているものとする。

【００８０】この傾き誤差Δθを基に、Ｓ１６で基準面
側の位置ずれを再補正する。この場合、中心位置の変動
はわずかで、大抵一致している（Ａ１＝Ａ２）。そし
て、Ｓ１７でケーシング１００の左端ウ部（他端側）の
中心位置Ｃ１を再補正して位置Ｃ２とする。中央位置Ｂ
１は位置Ｂ２とする。

【００８１】そして、最後にＳ１８で、各計測ユニット
６Ｂ〜６Ｅが直線Ｌ４に位置するとしてＳ１１で得た計
測データを補正する。

【００８２】即ち、図９にあっては、補正後の中心位置
Ｇ（Ａ１），Ｂ１，Ｃ１から計測点Ｐ１〜Ｐ６，Ｑ１〜
Ｑ５，Ｒ１〜Ｒ５までの距離などでケーシング１００の
内面の形状としたり、図１０にあっては更なる補正後の
中心位置Ａ１（Ａ２），Ｂ２，Ｃ２から計測点ｐ１〜ｐ
６，ｑ１〜ｑ５，ｒ１〜ｒ５までの距離などでケーシン
グ１００の内面の形状を正確に求めることができる。

【００８３】なお図６のモニタ画面は、図9の状態を表
示した例である。

【００８４】計測装置１による計測スキャニングにおい
て計測装置１をシャフト４に沿って移動させ、ケーシン
グ１００の内面までの距離を計測していくが、シャフト
４は真直に設置されていて計測装置１の中心位置移動の
軌跡も真直であるので、ケーシング１００が曲がってい
ても、その実質的な変形量を高精度をもって求めること
ができる。

【００８５】また、本実施形態においては半径方向の距
離センサと軸方向の距離センサがあるので、図1に示す
ように段差や傾斜があっても計測が可能である。ケーシ
ングなど計測対象物を据え付けた状態で内面形状を計測
して、曲がっていれば据え付け具合を調整してロータな
どを組み込み易くすることができる。

【００８６】図９，図１０ではケーシング１００の右端
を基準面として計測装置１を正確に設置したことを仮想
しているが、ケーシング１００の内部における軸方向の
所望の位置について正確に計測したい場合は、その位置
に計測ユニットの１組を配置し、他の１組は右端あるい
は左端に位置する計測ユニットを利用して、図８に示し
た計測手順を実行すれば、計測装置１をケーシング１０
０の右端を基準面として計測装置１を大雑把に設置して
あっても、その所望の位置において計測装置１を正確に
設置したと仮想して、正確に内面形状を得ることができ
る。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、計
測対象物の内面形状を忠実に計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態になる計測装置により段付
きケーシングの内面を計測する状況を示す図である。

【図２】図１に示した本発明計測装置の概略斜視図であ
る。

【図３】図１に示した本発明計測装置における計測器で
段付きケーシングの表面までの距離を計測する状況を示
す図である。

【図４】図１に示した本発明計測装置を段付きケーシン
グに設置する準備処理を説明するための図である。

【図５】図１に示した本発明計測装置の電気系統図であ
る。

【図６】図４に示した本発明計測装置におけるモニタの
画面の一例を示す図である。

【図７】図１に示した本発明計測装置を段付きケーシン
グに設置する手順を示す図である。

【図８】図１に示した本発明計測装置で段付きケーシン
グの内面形状を計測する手順を示す図である。

【図９】図１に示した本発明計測装置による計測データ
の補正方法について説明するための図である。

【図１０】図１に示した本発明計測装置による計測デー
タの補正方法について説明するための図である。

【符号の説明】

１…計測装置 １ａ…レーザ投光器 １ｂ，１ｃ…スポット板 １ｄ…受光器 ２ａ、２ｂ…シャフト支持アーム ３ａ、３ｂ…シャフト受けブロック ４…シャフト ５…支持体 ６Ａ〜６Ｅ…計測ユニット ６ａ…支持ブロック ６ｂ…スライドレール ６ｃ…微動ステージ ６ｄ，６ｅ…光学式距離センサ ７…ロータリエンコーダ ８…アナログ入力インタフェース ９…パラレル入力インタフェース １０…中央コントローラ １１…パルス発生器 １２…外部記憶装置 １３…モニタ １４…プリンタ １５…変位計ユニット １００…ケーシング １０１，１０２…ケーシング・スタッドボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 義之 東京都足立区中川四丁目13番17号 株式会 社日立インダストリイズ内 Ｆターム(参考） 2F069 AA61 GG04 GG07 HH09 MM04

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空な計測対象物の内部に計測手段を設け
   て該計測対象物の内面形状を計測するものにおいて、 該計測対象物における一端から中空内部に真直なシャフ
   トを設け、該シャフトに設置した計測手段で該計測対象
   物の内面形状を計測することを特徴とする内面形状計測
   方法。
2. 【請求項２】上記請求項１に記載の内面形状計測方法に
   おいて、該計測手段は該計測対象物の内面までの距離を
   該計測対象物の周方向と軸方向においてそれぞれ計測
   し、それらの計測結果を該計測対象物の軸芯位置から該
   計測対象物の内面までの距離に換算して該計測対象物の
   内面形状を求めることを特徴とする内面形状計測方法。
3. 【請求項３】中空な計測対象物の内部に計測手段を設け
   て該計測対象物の内面形状を計測するものにおいて、 該計測対象物における一端から計測対象物の中空内部に
   向けて真直に設けたシャフト、該シャフトに設置し該計
   測対象物の内面形状を計測する計測手段を有することを
   特徴とする内面形状計測装置。
4. 【請求項４】上記請求項３に記載の内面形状計測装置に
   おいて、該計測手段は断面形状が円形状である計測対象
   物の内面までの半径方向の距離を計測するものであり、
   計測データうちの任意の3計測点を通る外接円の中心位
   置を得てその中心位置を該計測手段が設置された中心位
   置とする演算手段を設けたことを特徴とする内面形状計
   測装置。
5. 【請求項５】上記請求項３に記載の内面形状計測装置に
   おいて、該計測手段は断面形状が円形状である計測対象
   物の端面までの軸方向の距離を計測するものであり、計
   測データうちの任意の3計測点を通る外接円の中心位置
   と平面を得て、その平面に対する法線ベクトルを求め、
   該外接円の中心位置を該計測手段が設置された中心位置
   とするとともに法線ベクトルの方向を該計測手段が設置
   された軸方向とする演算手段を設けたことを特徴とする
   内面形状計測装置。