JP2010230562A - テーパ穴の内径測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 テーパ穴の任意の深さにおける内径を測定することができる測定方法を提供する。
【解決手段】 テーパ穴の深さｔにおける内径Ｄを測定する方法であって、内径Ｄより大きい内径Ｄ１の穴の内面に接触可能な先端形状を有する測定棒をテーパ穴の内面に当接するまでテーパ穴に挿入し、その挿入深さｔ１を測定する第１測定ステップと、内径Ｄより小さい内径Ｄ２の穴の内面に接触可能な先端形状を有する測定棒をテーパ穴の内面に当接するまでテーパ穴に挿入し、その挿入深さｔ２を測定する第２測定ステップと、深さｔ、挿入深さｔ１、ｔ２、及び、内径Ｄ１、Ｄ２から、内径Ｄを算出する内径算出ステップを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、テーパ穴の内径を測定する方法に関する。なお、本明細書における「穴」とは、底部を有する穴と貫通孔の双方を含む。

特許文献１には、穴の内径を測定する測定器具が開示されている。この測定器具は、テーパ円柱形状の測定部を有している。テーパ円柱形状の側面には、寸法表示部が形成されている。穴の内径を測定する際には、テーパ円柱形状を穴に挿入して、穴の開口部にテーパ円柱形状の側面に当接させる。その当接した位置の寸法表示を読み取ることで、穴の内径を測定することができる。

特開２００６−２０１０４８号

テーパ穴（すなわち、一方の端部から他方の端部に向かうに従って内径が減少している穴）においては、任意の深さにおける内径の測定が必要となる場合がある。特許文献１の測定器具では、テーパ穴の開口部の内径を測定することはできても、テーパ穴の任意の深さにおける内径を測定することはできない。

本発明は上述した実情を鑑みて創作されたものであり、テーパ穴の任意の深さにおける内径を測定することができる測定方法を提供することを目的とする。

本発明の測定方法では、テーパ穴の深さｔにおける内径Ｄを測定する。この測定方法では、内径Ｄより大きい内径Ｄ１の穴の内面に接触可能な先端形状を有する測定棒をテーパ穴の内面に当接するまでテーパ穴に挿入し、その挿入深さｔ１を測定する第１測定ステップと、内径Ｄより小さい内径Ｄ２の穴の内面に接触可能な先端形状を有する測定棒をテーパ穴の内面に当接するまでテーパ穴に挿入し、その挿入深さｔ２を測定する第２測定ステップと、深さｔ、挿入深さｔ１、ｔ２、及び、内径Ｄ１、Ｄ２から、内径Ｄを算出する内径算出ステップを有する。
なお、内径Ｄ１（またはＤ２）の穴の内面に接触可能な先端形状とは、内径Ｄ１（またはＤ２）より大きい内径の穴には挿入可能であるが、内径Ｄ１（またはＤ２）より小さい内径の穴には挿入不可能な先端形状を意味する。

第１測定ステップでは、内径Ｄより大きい内径Ｄ１の穴の内面に接触可能な先端形状を有する測定棒（すなわち、測定目標の深さｔより浅い位置までしかテーパ穴に挿入できない測定棒）をテーパ穴に挿入する。測定棒は、テーパ穴の内面に当接するまで挿入する。そして、その挿入深さｔ１を測定する。これにより、測定目標の深さｔより浅い深さｔ１におけるテーパ穴の内径がＤ１であることが特定される。第２測定ステップでは、内径Ｄより小さい内径Ｄ２の穴の内面に接触可能な先端形状を有する測定棒（すなわち、測定目標の深さｔより深い位置までテーパ穴に挿入できる測定棒）をテーパ穴に挿入する。測定棒は、テーパ穴の内面に当接するまで挿入する。そして、その挿入深さｔ２を測定する。これにより、測定目標の深さｔより深い深さｔ２におけるテーパ穴の内径がＤ２であることが特定される。内径算出ステップでは、深さｔにおける内径Ｄを算出する。深さｔ１と深さｔ２の間の深さである深さｔにおけるテーパ穴の内径Ｄは、深さｔ、ｔ１、ｔ２、及び、内径Ｄ１、Ｄ２から幾何学的に算出することができる。これによって、深さｔにおけるテーパ穴の内径Ｄを正確に測定することができる。

測定器具１０の側面図。 シャフト２２と当接部２４の分解図。 テーパ穴５０の内径の測定方法の説明図。 テーパ穴５０の縦断面図。 中心点２４ｂと当接位置２４ｃの位置関係を示す図。 第１変形例の当接部２４の側面図。 シャフト２２の軸方向に沿って見た第２変形例の当接部２４の上面図。 シャフト２２の軸方向に沿って見た第３変形例の当接部２４の上面図。 シャフト２２の軸方向に沿って見た第４変形例の当接部２４の上面図。

実施例に係るテーパ穴の内径の測定方法について説明する。最初に、実施例の測定方法に用いる測定器具について説明する。図１は、テーパ穴の内径を測定する測定器具１０の概略構成を示している。測定器具１０は、測定棒２０と、ボディ３０と、ロックネジ４０を備えている。

ボディ３０は、透明な樹脂（アクリル等）により構成されている。ボディ３０には、上面から下面に連通する連通孔が形成されている。連通孔には、測定棒２０が挿通されている。また、ボディ３０には、側面から連通孔に達するネジ孔が形成されている。そのネジ孔には、ロックネジ４０が取り付けられている。

測定棒２０は、シャフト２２と当接部２４を備えている。
シャフト２２は、円柱状の部材である。シャフト２２の側面には、軸方向に沿って目盛が付されている。シャフト２２は、ボディ３０の連通孔に挿通されている。
当接部２４は、シャフト２２の先端に固定されている。当接部２４の側面は球面であり、当接部２４の下端は平面である。以下では、当接部２４の球面（すなわち、側面）の直径を、当接部２４の直径という。
図２に示すように、当接部２４にはネジ部２５が形成されており、シャフト２２の先端にはネジ穴２３が形成されている。当接部２４は、ネジ部２５がネジ穴２３に締結されることによって、シャフト２２に取り付けられている。シャフト２２の先端には、種々の直径を有する当接部２４を取り付けることができる。なお、何れの直径の当接部２４も、端面２４ａ（シャフト２２の先端に当接する面）から球面の中心点２４ｂまでの距離Ｌ１（シャフト２２の軸方向に沿った距離）が一定となっている。
シャフト２２の側面に付された目盛は、その位置から当接部２４の中心点２４ｂまでの、距離（シャフト２２の軸方向に沿った距離）を示している。上述したように、何れの直径の当接部２４でも端面２４ａから中心点２４ｂまでの距離が等しい。このため、何れの直径の当接部２４が取り付けられていても、シャフト２２の目盛は当接部２４の中心点２４ｂまでの距離を示す。

ロックネジ４０は、ボディ３０のネジ孔に取り付けられている。ロックネジ４０を締めると、ロックネジ４０の先端がシャフト２２の側面に当接し、測定棒２０がボディ３０に固定される。ロックネジ４０を緩めると、測定棒２０がボディ３０に対して上下にスライド可能となる。

テーパ穴の内径を測定する方法について説明する。図３は、ワーク６０に形成されたテーパ穴５０の深さｔにおける内径Ｄを測定する方法を示している。すなわち、深さｔは内径を測定する目標の深さであり、内径Ｄは測定対象の内径である。

（測定ステップ）
最初に、所定の直径ＤＡを有する当接部２４をシャフト２２に取り付ける。次に、ロックネジ４０を緩めた状態（すなわち、測定棒２０がボディ３０に対してスライド可能な状態）として、測定棒２０を当接部２４側からテーパ穴５０内に挿入する。そして、ボディ３０の下面をワーク６０の表面に密着させる。これによって、シャフト２２がワーク６０の表面に対して垂直な姿勢に正確に規定される。次に、測定棒２０を下方にスライドさせて、当接部２４をテーパ穴５０の内面に当接させる。当接部２４がテーパ穴５０の内面に当接したら、測定棒２０を上下に数回移動させて、当接部２４をテーパ穴５０の内面の全周に当接させる。次に、ロックネジ４０を締めて、測定棒２０をボディ３０に固定する。次に、ロックネジ４０によって測定棒２０をボディ３０に締め付けた状態で、測定棒２０をテーパ穴５０から引き抜き、シャフト２２の目盛を読み取る。すなわち、ボディ３０の下面の位置の目盛を読み取る。これによって、目盛が示す深さｔＡにおいて、テーパ穴５０の内径がＤＡであることが特定される。

測定ステップで得られた深さｔＡが、深さｔ（測定目標の深さｔ）より浅い場合には、当接部２４をより直径が小さい当接部２４に変更し、再度、測定ステップを実行する。測定ステップで得られた深さｔＡが、深さｔより深い場合には、当接部２４をより直径が大きい当接部２４に変更し、再度、測定ステップを実行する。このように、当接部２４の直径を変更しながら測定ステップを繰り返し実行する。これによって、深さｔより浅い深さｔ１におけるテーパ穴５０の内径Ｄ１と、深さｔより深い深さｔ２におけるテーパ穴５０の内径Ｄ２を特定する（図４参照）。

（内径算出ステップ）
内径算出ステップでは、測定目標の深さｔと、測定ステップで得られた深さｔ１、ｔ２及び内径Ｄ１、Ｄ２から、測定対象の内径Ｄを算出する。図４に示す位置関係から、内径Ｄは下式により算出することができる。
Ｄ＝Ｄ２＋（Ｄ１−Ｄ２）・（ｔ２−ｔ）／（ｔ２−ｔ１）

以上に説明したように、この測定方法によれば、任意の深さｔにおけるテーパ穴５０の内径Ｄを正確に測定することができる。また、この測定方法では、当接部２４の球面が、テーパ穴５０の側面の全周と当接するので、その当接時にテーパ穴５０の内面にキズが生じることが防止される。また、図３に示すように、当接部２４は縦断面（シャフト２２の軸と平行な断面）において曲面でテーパ穴５０の内面に当接するので、これによってもテーパ穴５０の内面にキズが生じることが抑制されている。また、この測定方法では、ボディ３０に対してシャフト２２が垂直に保持される。したがって、ワーク６０の表面に対してシャフト２２を常に垂直な姿勢に規定することができる。このため、シャフト２２が傾くことによって測定誤差が生じることが防止される。これにより、より高精度な測定が可能とされている。また、この測定方法では、当接部２４の下面が平面とされている。すなわち、当接部２４の下部がカットされている。これによって、テーパ穴５０の底面近傍の内径を測定する際に、当接部２４がテーパ穴５０の底部に接触することが防止されている。

なお、上述した計算式は、当接部２４の中心点２４ｂと、当接部２４の当接位置とが同じ深さにあるとみなして内径Ｄを算出している。しかし、実際には、図５に示すように、中心点２４ｂと当接位置（図５の点２４ｃ）とは深さ方向の位置が微小にずれる。このため、テーパ角度θが大きい場合や、高い測定精度が必要とされる場合には、図５に示す中心点２４ｂと当接位置２４ｃのずれを考慮する必要がある。具体的には、測定ステップで得られる深さｔＡを以下の計算式によって補正して、深さｔＡ２を算出する。
ｔＡ２＝ｔＡ＋１／２・ＤＡ・ｓｉｎθ （テーパ角度θは、設計値を用いてもよい）
そして、算出した深さｔＡ２に基づいて、深さｔ１、ｔ２、内径Ｄ１、Ｄ２を特定し、内径算出ステップを行う。
また、図５に示すように、当接部２４の直径ＤＡと、当接部２４が当接している深さｔＡ２におけるテーパ穴の内径ＤＡ２も微小に異なる。このため、直径ＤＡを以下の計算式によって補正して、内径ＤＡ２を算出しても良い。
ＤＡ２＝ＤＡ−ＤＡ・ｓｉｎθ・ｔａｎ（θ／２）
そして、算出した内径ＤＡ２に基づいて、深さｔ１、ｔ２、内径Ｄ１、Ｄ２を特定し、内径算出ステップを行う。

なお、上述した実施例では、当接部２４の側面が球面であった。しかしながら、図６に示すように、当接部２４を偏平形状に形成してもよい。なお、図示していないが、図６の当接部２４は、シャフト２２の中心軸と直交する断面形状が円形に形成されている。このような当接部２４によっても、テーパ穴５０の内面の全周と接触することができる。また、この当接部２４は、当接箇所の縦断面（シャフト２２の軸に沿った断面）の形状が凸状の曲線形状とされている。このため、当接部２４は縦断面において曲面でテーパ穴５０の内面に当接し、テーパ穴５０の内面にキズが生じることが抑制される。

また、当接部２４は、図７〜図９に示す形状を有していてもよい。このような形状の当接部２４は、シャフト２２の中心軸を中心とする円に対して少なくとも３点で接触可能である。この場合、当接部２４の接触可能な部位により定まる円２９の直径により、穴の内径が特定される。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０：測定器具
２０：測定棒
２２：シャフト
２３：ネジ穴
２４：当接部
２４ａ：端面
２４ｂ：中心点
２４ｃ：当接位置
２５：ネジ部
２９：円
３０：ボディ
４０：ロックネジ
５０：テーパ穴
６０：ワーク

Claims (1)

1. テーパ穴の深さｔにおける内径Ｄを測定する方法であって、
   内径Ｄより大きい内径Ｄ１の穴の内面に接触可能な先端形状を有する測定棒をテーパ穴の内面に当接するまでテーパ穴に挿入し、その挿入深さｔ１を測定する第１測定ステップと、
   内径Ｄより小さい内径Ｄ２の穴の内面に接触可能な先端形状を有する測定棒をテーパ穴の内面に当接するまでテーパ穴に挿入し、その挿入深さｔ２を測定する第２測定ステップと、
   深さｔ、挿入深さｔ１、ｔ２、及び、内径Ｄ１、Ｄ２から、内径Ｄを算出する内径算出ステップ、
   を有することを特徴とするテーパ穴の内径測定方法。

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