JP2010256036A

JP2010256036A - 内径計測装置

Info

Publication number: JP2010256036A
Application number: JP2009103038A
Authority: JP
Inventors: Kikuo Mori; 喜久男森
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2009-04-21
Filing date: 2009-04-21
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2029-04-21
Also published as: JP5537064B2

Abstract

【課題】内径が小さな計測対象物の内径計測をすることが可能であり、また、内径計測を高精度で行うことが可能な内径計測装置を提供する。
【解決手段】内径計測装置１は、内径計測対象となる計測対象物２を外導体として組み付けることにより同軸伝送路が形成される同軸伝送路装置３と、この同軸伝送路装置３の両端にそれぞれ接続される二つの同軸ケーブル４と、同軸ケーブル４を介して同軸伝送路装置３に接続される内径演算出力手段５とを備えて構成されている。内径演算出力手段５は、同軸伝送路の特性インピーダンス値を計測し、この計測値に基づいて計測対象物２の内径Ｄ１を得るための演算をし、この演算結果を出力することができるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、計測対象物の内径を計測するための装置に関し、詳しくは導電性を有する筒状の計測対象物に対応する内径計測装置に関する。

計測対象物の内径を計測する装置としては従来より各種の方式が提案されている。下記特許文献１に開示された内径計測装置にあっては、計測対象物の内部に計測ヘッドを挿入し、この測定ヘッドに設けられた接触子の変位量によって測定物の内径を計測する方式となっている。

一方、下記特許文献２に開示された内径計測装置にあっては、計測対象物の内部に挿入される計測ヘッドに反射鏡やレンズを設けており、計測対象物の内面に対し接触せずに内径を光学的に計測する方式となっている。

他方、下記特許文献３に開示された内径計測装置にあっては、特許文献２と同様に計測対象物の内面に対し非接触となる方式であって、計測対象物の内部に挿入される計測ヘッドがプローブとなっており、計測対象物の内径を超音波で計測する方式となっている。

特開２００５−２５７３９５号公報特開２００２−３９７２４号公報特開２００３−７５１４２号公報

ところで、上記従来技術にあっては、計測対象物の内部に計測ヘッドを挿入する必要があることから、測定ヘッドの構造上、内径が小さな計測対象物は計測対象外になってしまうという問題点を有している。また、超音波で内径計測をする方式の装置にあっては、高精度で計測をすることができないという問題点を有している。

計測対象物の用途が例えば光導波路や伝送路等を構成する部品である場合に、このような構成部品は内径が小さく尚かつ高精度の計測を必要とすることから、上記従来技術で挙げた装置は不向きであると言える。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、内径が小さな計測対象物の内径計測をすることが可能であり、また、内径計測を高精度で行うことが可能な内径計測装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の本発明の内径計測装置は、筒状となる導電性の計測対象物の内径を計測するための装置であって、前記計測対象物を外導体として組み付けることにより同軸伝送路が形成される同軸伝送路装置と、該同軸伝送路装置の両端にそれぞれ接続される二つの同軸ケーブルと、該同軸ケーブルを介して前記同軸伝送路装置に接続され、且つ前記同軸伝送路の特性インピーダンス値を計測し、且つ該特性インピーダンス値及び前記同軸伝送路装置における内導体の既知外径値を基に前記計測対象物の内径を得るための演算をし、且つこの演算結果を出力する内径演算出力手段と、を備えることを特徴としている。

このような特徴を有する本発明によれば、計測対象物の内径に応じて特性インピーダンス値が異なる数値をとることに着目し、これを内径計測に利用する。すなわち、本発明は特性インピーダンス値を内径計測に用いる。また、計測対象物を外導体とした時に内導体となる部品の既知外径値を内径計測に用いる。計測対象物の内径は、特性インピーダンス値及び内導体の既知外径値を基に所定の演算をすることにより、高精度に計測される。

本発明によれば、内径が小さな計測対象物であっても、内導体を細く形成することで内径計測が可能になる（内導体は同軸伝送路における導体としての機能を有していれば良く、従来技術のような機能部品を各種組み付けてなるものではないことから、内径の小さな計測対象物に対して挿入可能に形成することが容易である）。

本発明によれば、特性インピーダンス値に基づくことから、この特性インピーダンス値の変化によって計測対象物の内径のバラツキを把握することが可能になる。

請求項２記載の本発明の内径計測装置は、請求項１に記載の内径計測装置において、前記同軸伝送路装置は、前記外導体となる前記計測対象物の内部所定位置に挿入されるとともに前記既知外径値を有する前記内導体と、該内導体の端部に接続される内部コンタクト及び前記計測対象物の端部に接続される外部コンタクトを有するとともに前記同軸ケーブルに対する接続部を有する二つのＳＭＡコネクタと、を備えることを特徴としている。

このような特徴を有する本発明によれば、計測対象物を外導体として特性インピーダンス値を計測するにあたり、同軸伝送路装置側では、計測対象物の他に、この計測対象物に挿入される内導体と、二つのＳＭＡコネクタとを備えればよい。

請求項１に記載された本発明によれば、特性インピーダンス値等に基づいて演算をすることにより内径を得る装置であることから、従来技術のような大きなものにはならず、内径の小さな計測対象物であっても内径計測をすることができるという効果を奏する。また、本発明によれば、計測対象物の内径を高精度で計測することができるという効果を奏する。

請求項２に記載された本発明によれば、同軸伝送路装置のより良い形態を提供することができるという効果を奏する。

本発明の内径計測装置を示す基本構成図である。実施例における内径計測装置の構成図である。

以下、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の内径計測装置を示す基本構成図である。

図１において、引用符号１は、筒状となる導電性の計測対象物２の内径Ｄ１を計測するための装置、すなわち本発明の内径計測装置を示している。本発明の内径計測装置１は、内径計測対象となる計測対象物２を外導体として組み付けることにより同軸伝送路が形成される同軸伝送路装置３と、この同軸伝送路装置３の両端にそれぞれ接続される二つの同軸ケーブル４と、同軸ケーブル４を介して同軸伝送路装置３に接続される内径演算出力手段５とを備えて構成されている。

同軸伝送路装置３は、上記同軸伝送路の特性インピーダンス値を内径演算出力手段５において計測することができるように構成されている。具体的には、計測対象物２を外導体として組み付けるものであることから、計測対象物２の他に内導体を含むように装置が構成されている（詳細に関しては、後述する実施例の欄でより良い一例を挙げて説明するものとする）。上記内導体は、予め外径値が分かっているものが用いられている。

内径演算出力手段５は、同軸伝送路装置３における上記同軸伝送路の特性インピーダンス値を計測することができるように構成されている。また、内径演算出力手段５は、計測した特性インピーダンス値と、同軸伝送路装置３における上記内導体の既知外径値とに基づいて、計測対象物２の内径Ｄ１を得るための演算をすることができるように構成されている。さらに、内径演算出力手段５は、上記の演算結果を出力することができるように構成されている。

以下、図面を参照しながら実施例を説明する。図２は実施例における内径計測装置の構成図である。尚、図１と同一の構成部材には同一の符号を付すものとする。

図２において、計測対象物２の内径Ｄ１（図１参照）を計測するための内径計測装置１は、同軸伝送路装置３と、二つの同軸ケーブル４と、内径演算出力手段５とを備えて構成されている。内径計測装置１は、大小様々な内径を有する計測対象物２の内径Ｄ１を計測することができるように構成されている。

同軸伝送路装置３は、外導体としての計測対象物２と、この計測対象物２の内部所定位置（中心軸位置）に挿入される内導体６と、二つのＳＭＡコネクタ７とを備えて構成されている。同軸伝送路装置３には、同軸伝送路が形成されるようになっている。

計測対象物２は、円筒形状に形成されている。計測対象物２は、例えば内部貫通部分が切削加工によって形成されている。本実施例は、切削加工の加工精度を確認するために（仕上がり状態を確認するために）、内径計測装置１を用いて内径Ｄ１を計測するような状況になっているものとする。計測対象物２は、少なくとも１５ｍｍ〜３０ｍｍ程度の長さを有するように形成されている。

内導体６は、導電性を有する導体であって、極細で真っ直ぐな円筒形状に形成されている。内導体６は、この外径Ｄ２が所定の値になるように形成されている。外径値（外径Ｄ２）は、計測対象物２の内径Ｄ１を得るための演算をする際に用いられるようになっている。

ＳＭＡコネクタ７は、内導体６の端部に挿入接続される内部コンタクト８と、計測対象物２の端部に接続される外部コンタクト９と、これら内部コンタクト８及び外部コンタクト９の間に介在する絶縁体１０と、同軸ケーブル４に対する接続部１１とを有している。ＳＭＡコネクタ７は、既知のもの（ＳＭＡ：ＳＵＢ−ＭＩＮＩＡＴＵＲＥＡ）と基本的に同じになっている。本実施例においては、特に図示しないが、大小様々な内径Ｄ１を有する計測対象物２に対応することができる形状に外部コンタクト９が形成されている。

内径演算出力手段５は、特性インピーダンス計測装置１２と、内径演算装置１３と、内径表示装置１４とを含んで構成されている。

特性インピーダンス計測装置１２は、特性インピーダンス値（Ｚｏ）を計測するための装置であって、ＴＤＲ法を採用した構成になっている（本実施例においては既知のネットワークアナライザが用いられるものとする。尚、ＴＤＲとは、ＴｉｍｅＤｏｍａｉｎＲｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ（時間領域反射）の略である。本実施例においては、上記同軸伝送路に高速なパルス等を印可して、返ってくる反射波形を観測する手法を採用するものとする）。このような特性インピーダンス計測装置１２の各ポートには、同軸ケーブル４がそれぞれ接続されている。

内径演算装置１３は、特性インピーダンス計測装置１２で得られた特性インピーダンス値を入力することができるように構成されている。また、内径演算装置１３は、入力された特性インピーダンス値と、内導体６の既知外径値（外径Ｄ２）とに基づいて計測対象物２の内径Ｄ１を得るための演算をすることができるように構成されている。内径演算装置１３には、内導体６の既知外径値（外径Ｄ２）等が予め記憶されているものとする。上記演算に関しては、下記の数式に所定の値を代入して計測対象物２の内径Ｄ１を算出するものとする。内径演算装置１３は、所謂マイクロコンピュータの機能を有している。

下記数式において、Ｚｏは特性インピーダンス値、Ｋｅは比誘電率（ここでは１）、Ｄ１は計測対象物２の内径、Ｄ２は内導体６の既知外径を示すものとする。

内径表示装置１４は、内径演算装置１３において算出された計測対象物２の内径Ｄ１を画面表示することができる装置として備えられている。尚、画面表示をしないでプリントアウトするような装置であってもよいものとする。

内径演算出力手段５は、特性インピーダンス計測装置１２として上記のネットワークアナライザを用いていることから、このような装置の場合、上記Ｚｏで１Ω以下の分別が可能である。１Ωの内径変化は１０μｍ程度に相当することから、本発明はこれ以下の分解能を得ることができるようになっている（従来技術にあっては１００分の１の精度を得ることができず、また、小内径では場所による変化を把握することもできない）。

以上、本発明の内径計測装置１によれば、特性インピーダンス値及び内導体６の既知外径値（外径Ｄ２）を基に所定の演算をし、これによって計測対象物２の内径Ｄ１を得ていることから、従来技術とは異なる計測の方式であって、内径Ｄ１が小さな計測対象物２であっても計測することができ、また、従来よりも高精度に計測することができる。

本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。

１…内径計測装置
２…計測対象物
３…同軸伝送路装置
４…同軸ケーブル
５…内径演算出力手段
６…内導体
７…ＳＭＡコネクタ
８…内部コンタクト
９…外部コンタクト
１０…絶縁体
１１…接続部
１２…特性インピーダンス計測装置
１３…内径演算装置
１４…内径表示装置
Ｄ１…内径
Ｄ２…外径

Claims

筒状となる導電性の計測対象物の内径を計測するための装置であって、
前記計測対象物を外導体として組み付けることにより同軸伝送路が形成される同軸伝送路装置と、
該同軸伝送路装置の両端にそれぞれ接続される二つの同軸ケーブルと、
該同軸ケーブルを介して前記同軸伝送路装置に接続され、且つ前記同軸伝送路の特性インピーダンス値を計測し、且つ該特性インピーダンス値及び前記同軸伝送路装置における内導体の既知外径値を基に前記計測対象物の内径を得るための演算をし、且つこの演算結果を出力する内径演算出力手段と、
を備える
ことを特徴とする内径計測装置。
請求項１に記載の内径計測装置において、
前記同軸伝送路装置は、
前記外導体となる前記計測対象物の内部所定位置に挿入されるとともに前記既知外径値を有する前記内導体と、
該内導体の端部に接続される内部コンタクト及び前記計測対象物の端部に接続される外部コンタクトを有するとともに前記同軸ケーブルに対する接続部を有する二つのＳＭＡコネクタと、
を備える
ことを特徴とする内径計測装置。