JP2023142301A - 内径測定ユニット、フローティング継手機構部、および、測定ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】内径測定を自動化できる内径測定ユニットおよび自動内径測定の制御方法を提供する。
【解決手段】内径測定部はフローティング継手部を介して支持フレームに支持されている。フローティング継手部は、内径測定部が支持フレーム部に対して回転することを許容する回転許容機構部と、内径測定部が支持フレーム部に対して並進する変位を許容する並進許容機構部と、を有する。ロボットアーム部によって内径測定部の測定ヘッド部が穴に挿入される。測定子が穴の内壁を押すときの反力によって内径測定部は自律的に位置および姿勢を調整し、内径測定部の軸線と穴の軸線とが一致する。電動内径測定ユニット（電動内径測定器、ロボットアーム部）によって穴の内径を自動的に測定することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は内径測定ユニット、フローティング継手機構部、および、測定ユニットに関する。

穴の内径を測定する測定器として、ホールテスト、シリンダーゲージ、ボアマチック（登録商標）等の内径測定器が使用されている（例えば、特許文献１参照）。ただ、これら内径測定器の使用にあたっては、測定子を進退させたり、内径測定器を穴に挿入した状態である程度求心したりする作業などが必要になるので、どうしても人手による手動測定ということになる。そのため、このような内径測定器で穴の加工精度を確認するためには人手と時間がかかっていた。

手動測定の代替手段として、生産現場において内径測定を自動化する内径測定装置としては、空気マイクロメータがある（例えば、特許文献２参照）。空気マイクロメータは、穴に差し入れて、空気を吹き出すだけであるから、現在の選択肢のなかでいうと、空気マイクロメータは、内径測定の自動化に適した測定装置であると言える。

特開２０１０－１９７８３ 特開平８－１４８７１

しかし、空気マイクロメータには次のようなデメリットもある。
まず、空気マイクロメータは、その仕組み上、非常に高価なものになってしまう。また、エアコンプレッサを用意したり整備したりしなければならない。測定能力の面でも、その仕組み上、空気マイクロメータの繰り返し精度には限界があり、また、測定範囲が極めて短い（数１００マイクロメートル程度）ものとなってしまう。

手動式の測定器を用いる手動測定に共通する問題として、なるべく安価に測定を自動化したいという要求があった。

安価で使い勝手がよく、なおかつ、測定を自動化できる測定ユニットおよび自動測定の制御方法が求められている。
例えば、安価で使い勝手がよく、なおかつ、穴径測定を自動測定できる内径測定ユニットおよび自動内径測定の制御方法が求められている。

本発明の内径測定ユニットは、
筒ケース部の筒軸に直交する方向に進退する測定子を有し、測定対象である穴の内部に挿入された状態で前記穴の内壁に前記測定子を当接させて穴の内径を測定する内径測定部と、
前記内径測定部を支持する支持フレーム部と、
前記支持フレーム部と前記内径測定部との間に介装されて、前記支持フレーム部に対する前記内径測定部の相対的な並進および回転を許容するフローティング継手部と、を備え、
前記フローティング継手部は、
前記内径測定部が前記支持フレーム部に対して回転することを許容する回転許容機構部と、
前記内径測定部が前記支持フレーム部に対して並進する変位を許容する並進許容機構部と、を有し、
前記回転許容機構部は、前記内径測定部が傾斜する向きの変形を許容する可撓体を有し、
前記並進許容機構部は、前記内径測定部が前記筒ケース部の筒軸に交差する方向に並進することを許容する並進体を有し、
前記可撓体の一端が前記内径測定部に連結され、
前記可撓体の他端が前記並進体に連結され、
前記並進体が前記支持フレーム部に対して並進可能に支持されている
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態では、
前記支持フレーム部は、支持台座部を有し、前記支持台座部は、前記内径測定部を挿通させる第一挿通孔を有し、
前記並進体は、前記内径測定部を挿通させる第二挿通孔を有し、
前記内径測定部は、前記第一挿通孔および前記第二挿通孔に挿通した状態で支持されており、
前記フローティング継手部は、
前記並進体と前記支持台座部との間において前記第一挿通孔および前記第二挿通孔の周囲に設けられ、前記並進体が前記支持台座部に対して並進することを許容するベアリングを有する
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記第一挿通孔の直径は前記第二挿通孔の直径より大きく、
前記第一挿通孔の直径は、前記内径測定部が並進することを許容できるサイズの径であり、
前記第二挿通孔の直径は、前記内径測定部の傾斜を許容できるサイズの径である
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記可撓体は、前記内径測定部と前記並進体との間において、前記内径測定部の周囲を囲むように配設された弾性体である
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記弾性体は、前記内径測定部を囲むように配設されたバネである
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記支持台座部の上方に前記並進体が配置され、
前記可撓体の下端が前記他端として前記並進体に連結され、
前記可撓体の上端が前記一端として前記内径測定部に連結されている
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記可撓体の一端が前記内径測定部に連結される位置は、前記内径測定部の重心に対応している
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記測定子を進退させる電動駆動部を備える
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記内径測定部を筒軸に交差する方向から挟む拘束手段を備え、
前記拘束手段は、
前記内径測定部が測定対象である孔に挿入されていないときは、前記内径測定部を挟んでホールドし、
前記内径測定部が測定対象である孔に挿入されたとき、前記内径測定部をリリースする
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記内径測定部は、前記筒軸が鉛直方向のときを基準姿勢として前記フローティング継手部を介して前記支持フレーム部に支持されている
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記支持フレーム部は、前記内径測定部を移動させる移動手段に前記内径測定部を連結する
ことが好ましい。

本発明のフローティング継手機構部は、
支持対象物と前記支持対象物を支持する支持フレーム部との間に介装されて、前記支持フレーム部に対する前記支持対象物の相対的な並進および回転を許容するフローティング継手機構部であって、
前記フローティング継手機構部は、
前記支持対象物が前記支持フレーム部に対して回転することを許容する回転許容機構部と、
前記支持対象物が前記支持フレーム部に対して並進する変位を許容する並進許容機構部と、を有し、
前記回転許容機構部は、前記支持対象物が傾斜する向きの変形を許容する可撓体を有し、
前記並進許容機構部は、前記支持対象物が並進することを許容する並進体を有し、
前記可撓体の一端が前記支持対象物に連結され、
前記可撓体の他端が前記並進体に連結され、
前記並進体が前記支持フレーム部に対して並進可能に支持されている
ことを特徴とする。

本発明の測定ユニットは、
測定対象物に測定子を当接させて測定対象物の寸法を測定する測定部と、
前記測定部を支持する支持フレーム部と、
前記支持フレーム部と前記測定部との間に介装されて、前記支持フレーム部に対する前記測定部の相対的な並進および回転を許容するフローティング継手部と、を備え、
前記フローティング継手部は、
前記測定部が前記支持フレーム部に対して回転することを許容する回転許容機構部と、
前記測定部が前記支持フレーム部に対して並進する変位を許容する並進許容機構部と、を有し、
前記回転許容機構部は、前記測定部が傾斜する向きの変形を許容する可撓体を有し、
前記並進許容機構部は、前記測定部が並進することを許容する並進体を有し、
前記可撓体の一端が前記測定部に連結され、
前記可撓体の他端が前記並進体に連結され、
前記並進体が前記支持フレーム部に対して並進可能に支持されている
ことを特徴とする。

本発明の内径測定ユニットは、
筒ケース部の筒軸に直交する方向に進退する測定子を有し、測定対象である穴の内部に挿入された状態で前記穴の内壁に前記測定子を当接させて穴の内径を測定する内径測定部と、
前記内径測定部を支持する支持フレーム部と、
前記支持フレーム部と前記内径測定部との間に介装されて、前記支持フレーム部に対する前記内径測定部の相対的な並進および回転を許容するフローティング継手部と、を備え、
前記フローティング継手部は、
前記内径測定部と固定的に連結されて、前記内径測定部と一体的に並進および回転する連結ブロックと、
前記連結ブロックが前記支持フレーム部に対して回転することを許容する回転許容機構部と、
前記連結ブロックが前記支持フレーム部に対して前記筒軸に直交する面に平行な方向に並進する変位を許容する並進許容機構部と、を有し、
前記回転許容機構部は、前記連結ブロックと前記支持フレーム部との間に挟まされるように配置された球体を有し、
前記並進許容機構部は、
前記連結ブロックおよび前記支持フレーム部のいずれか一方に設けられていて、前記筒軸に直交する面に平行な方向に延在する案内軸と、
前記連結ブロックおよび前記支持フレーム部のいずれか他方に設けられていて、前記案内軸を受け入れるとともに前記案内軸が前記筒軸に直交する面に平行な方向にスライドすることを許容するガイド孔と、を備える
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態では、
前記案内軸は、前記筒軸に直交する面内で、互いに直交する方向に二本設けられている
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記支持フレーム部は、前記筒軸に直交する面内において前記連結ブロックを環囲する支持環部を有し、
前記支持環部には、二本の前記案内軸が設けられ、
前記連結ブロックは、二本の前記案内軸を受け入れつつ、前記連結ブロックが並進および回転することを許容するガイド孔を有する
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記連結ブロックは、前記内径測定部の上端よりも上方側に配設されており、
前記内径測定部は、前記フローティング継手部を介して前記支持フレーム部から垂下する状態で前記支持フレーム部に支持されている
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記二本の案内軸が交わる位置は、前記内径測定部の前記筒軸の延長線上にある
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記測定子を進退させる電動駆動部を備える
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記内径測定部あるいは前記連結ブロックを挟んで前記内径測定部をホールドする拘束手段を備え、
前記拘束手段は、
前記内径測定部が測定対象である孔に挿入されていないときは、前記内径測定部をホールドし、
前記内径測定部が測定対象である孔に挿入されたとき、前記内径測定部をリリースする
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記内径測定部は、前記筒軸が鉛直方向のときを基準姿勢として前記フローティング継手部を介して前記支持フレーム部に支持されている
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記支持フレーム部は、前記内径測定部を移動させる移動手段に前記内径測定部を連結する
ことが好ましい。

本発明のフローティング継手機構部は、
支持対象物と前記支持対象物を支持する支持フレーム部との間に介装されて、前記支持フレーム部に対する前記支持対象物の相対的な並進および回転を許容するフローティング継手機構部であって、
前記フローティング継手機構部は、
前記支持対象物と固定的に連結されて、前記支持対象物と一体的に並進および回転する連結ブロックと、
前記連結ブロックが前記支持フレーム部に対して回転することを許容する回転許容機構部と、
前記連結ブロックが前記支持フレーム部に対して並進する変位を許容する並進許容機構部と、を有し、
前記回転許容機構部は、前記連結ブロックと前記支持フレーム部との間に挟まされるように配置された球体を有し、
前記並進許容機構部は、
前記連結ブロックおよび前記支持フレーム部のいずれか一方に設けられていて、並進を案内する方向に延在する案内軸と、
前記連結ブロックおよび前記支持フレーム部のいずれか他方に設けられていて、前記案内軸を受け入れるとともに前記案内軸がスライドすることを許容するガイド孔と、を備える
ことを特徴とする。

本発明の測定ユニットは、
測定対象物に測定子を当接させて測定対象物の寸法を測定する測定部と、
前記測定部を支持する支持フレーム部と、
前記支持フレーム部と前記測定部との間に介装されて、前記支持フレーム部に対する前記測定部の相対的な並進および回転を許容するフローティング継手部と、を備え、
前記フローティング継手部は、
前記測定部と固定的に連結されて、前記測定部と一体的に並進および回転する連結ブロックと、
前記連結ブロックが前記支持フレーム部に対して回転することを許容する回転許容機構部と、
前記連結ブロックが前記支持フレーム部に対して並進する変位を許容する並進許容機構部と、を有し、
前記回転許容機構部は、前記連結ブロックと前記支持フレーム部との間に挟まされるように配置された球体を有し、
前記並進許容機構部は、
前記連結ブロックおよび前記支持フレーム部のいずれか一方に設けられていて、並進を案内する方向に延在する案内軸と、
前記連結ブロックおよび前記支持フレーム部のいずれか他方に設けられていて、前記案内軸を受け入れるとともに前記案内軸がスライドすることを許容するガイド孔と、を備える
ことを特徴とする。

本発明の内径測定ユニットは、
筒ケース部の筒軸に直交する方向に進退する測定子を有し、測定対象である穴の内部に挿入された状態で前記穴の内壁に前記測定子を当接させて穴の内径を測定する内径測定部と、
前記内径測定部を支持する支持フレーム部と、
前記支持フレーム部と前記内径測定部との間に介装されて、前記支持フレーム部に対する前記内径測定部の相対的な並進および回転を許容するフローティング継手部と、を備え、
前記フローティング継手部は、
前記内径測定部と固定的に連結されて、前記内径測定部と一体的に並進および回転する第一浮動連結体と、
前記第一浮動連結体の並進および回転を許容するように前記第一浮動連結体を支持する第二浮動連結体と、
前記第二浮動連結体の並進および回転を許容するように前記第二浮動連結体を支持する第三浮動連結体と、を備え、
第三浮動連結体が前記支持フレーム部に固定的に取り付けられている
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態では、
前記第二浮動連結体は、前記筒軸に直交する面に平行である第一方向に延在する軸であって、軸方向の進退および軸回りの回転を許容する第一連結軸を介して前記第一浮動連結体を支持しており、
前記第三浮動連結体は、前記筒軸に直交する面内において前記第一方向に直交する方向に延在する軸であって、軸方向の進退および軸回りの回転を許容する第二連結軸を介して前記第二浮動連結体を支持している
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記第一浮動連結体は、前記筒軸に直交する方向で前記内径測定部の周囲を環囲するように設けられたリング形または筒形であり、
前記第二浮動連結体は、前記筒軸に直交する方向で前記第一浮動連結体の周囲を環囲するように設けられたリング形または筒形である
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記第一連結軸を仮想的に延長した第一仮想直線と、前記第二連結軸を仮想的に延長した第二仮想直線と、が交差する位置は、前記内径測定部の重心にほぼ一致している
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記測定子を進退させる電動駆動部を備える
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記内径測定部を筒軸に交差する方向から挟む拘束手段を備え、
前記拘束手段は、
前記内径測定部が測定対象である孔に挿入されていないときは、前記内径測定部を挟んでホールドし、
前記内径測定部が測定対象である孔に挿入されたとき、前記内径測定部をリリースする
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記内径測定部は、前記筒軸が鉛直方向のときを基準姿勢として前記フローティング継手部を介して前記支持フレーム部に支持されている
ことが好ましい。

本発明のフローティング継手機構部は、
支持対象物と前記支持対象物を支持する支持フレーム部との間に介装されて、前記支持フレーム部に対する前記支持対象物の相対的な並進および回転を許容するフローティング継手機構部であって、
前記フローティング継手機構部は、
前記支持対象物と固定的に連結されて、前記支持対象物と一体的に並進および回転する第一浮動連結体と、
前記第一浮動連結体の並進および回転を許容するように前記第一浮動連結体を支持する第二浮動連結体と、
前記第二浮動連結体の並進および回転を許容するように前記第二浮動連結体を支持する第三浮動連結体と、を備え、
第三浮動連結体が前記支持フレーム部に固定的に取り付けられている
ことを特徴とする。

本発明の測定ユニットは、
測定対象物に測定子を当接させて測定対象物の寸法を測定する測定部と、
前記測定部を支持する支持フレーム部と、
前記支持フレーム部と前記測定部との間に介装されて、前記支持フレーム部に対する前記測定部の相対的な並進および回転を許容するフローティング継手部と、を備え、
前記フローティング継手部は、
前記測定部と固定的に連結されて、前記測定部と一体的に並進および回転する第一浮動連結体と、
前記第一浮動連結体の並進および回転を許容するように前記第一浮動連結体を支持する第二浮動連結体と、
前記第二浮動連結体の並進および回転を許容するように前記第二浮動連結体を支持する第三浮動連結体と、を備え、
第三浮動連結体が前記支持フレーム部に固定的に取り付けられている
ことを特徴とする。

本発明の自動内径測定装置の制御方法は、
筒ケース部の筒軸に直交する方向に進退する測定子と、
前記測定子を進退させる電動駆動部と、
前記測定子の変位を検出する変位検出部と、を有する内径測定部と、
前記内径測定部を測定対象物に対して相対移動させて、前記内径測定部を測定対象穴に出し入れさせる移動手段と、
前記内径測定部および移動手段の動作を制御する制御ユニットと、を備える自動内径測定装置の制御方法であって、
前記移動手段によって前記内径測定部を測定対象穴に挿入する穴挿入工程と、
前記穴の内壁に前記測定子を当接させて穴の内径を測定する測定工程と、
前記移動手段によって前記内径測定部を穴から抜き出す穴退避工程と、を備える
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態では、
前記自動内径測定装置は、
さらに、
前記内径測定部を支持するとともに、前記移動手段に前記内径測定部を連結する支持フレーム部と、
前記支持フレーム部と前記内径測定部との間に介装されて、前記支持フレーム部に対する前記内径測定部の相対的な並進および回転を許容するフローティング継手部と、を備え、
前記穴挿入工程において前記移動手段によって前記内径測定部が測定対象穴に挿入されたあと、前記移動手段の駆動は一旦停止し、
前記測定工程は、
前記電動駆動部が前記測定子を前進させて測定対象穴の内壁に前記測定子を押し当てるとき、前記測定対象穴の内壁から前記内径測定器に掛かる反力によって、前記内径測定部は前記支持フレーム部に対する相対変位をおこしつつ、前記筒ケース部の筒軸と前記測定対象穴の軸線とが一致するように前記内径測定部が自律的に自己の位置および姿勢を調整する自律調整工程を含む
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記自動内径測定装置は、
さらに、前記内径測定部を筒軸に交差する方向から挟む拘束手段を備え、
前記拘束手段は、
前記内径測定部を挟んで拘束するホールド工程と、
前記内径測定部の拘束を解除するリリース工程と、を実行して、
前記内径測定部のホールド状態とリリース状態とを切り替えるものであって、
前記穴挿入工程および前記穴退避工程の実行中は、前記拘束手段は前記内径測定部をホールド状態とし、
前記測定工程において、前記自律調整工程の前に前記拘束手段が前記リリース工程を実行して、前記内径測定部の拘束を解除する
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記制御ユニットは前記電動駆動部を制御する駆動制御部を有し、
前記測定工程において、前記駆動制御部が、
前記測定子が測定対象穴の内壁に最初に接触するまで前進させる第一前進工程と、
前記第一前進工程の後、前記測定子をわずかに逆方向に後退させる後退工程と、
前記後退工程の後、再び前記測定子を前進させて前記自律調整工程が実行されるようにする第二前進工程と、を実行する
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記リリース工程を、前記第一前進工程の前に実行する
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記リリース工程を、前記第一前進工程の後に実行する
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記測定対象穴の内壁から前記測定子に掛かる反力の上限を規制する定圧機構が前記電動駆動部から前記測定子への力の伝達経路に設けられており、
前記駆動制御部は、前記定圧機構が作動したとき、前記第二前進工程を終了する
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
前記自動内径測定装置は、さらに、前記内径測定部が物体に衝突したことを検知する衝突検知部を備え、
前記衝突検知部が衝突を検知したとき、前記穴挿入工程を停止する
ことが好ましい。

本発明の自動測定装置の制御方法は、
固定要素に対して進退可能に設けられた測定子と、
前記測定子を進退させる電動駆動部と、
前記測定子の変位を検出する変位検出部と、を有する測定部と、
前記測定部を測定対象物に対して相対移動させて、前記測定部を測定対象物に接近あるいは接触させる移動手段と、
前記測定部および前記移動手段の動作を制御する制御ユニットと、を備える自動測定装置の制御方法であって、
前記移動手段によって前記測定部を測定対象物に接近させるアプローチ工程と、
測定対象物に前記測定子を当接させて測定対象物の寸法を測定する測定工程と、
前記移動手段によって前記測定部を測定対象物から退避させる退避工程と、を備える
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態では、
前記自動測定装置は、
さらに、
前記測定部を支持するとともに、前記移動手段に前記測定部を連結する支持フレーム部と、
前記支持フレーム部と前記測定部との間に介装されて、前記支持フレーム部に対する前記測定部の相対的な並進および回転を許容するフローティング継手部と、を備え、
前記アプローチ工程において前記移動手段によって前記測定部が測定対象物に接近あるいは接触したあと、前記移動手段の駆動は一旦停止し、
前記測定工程は、
前記電動駆動部が前記測定子を前進させて測定対象物に前記測定子を押し当てるとき、前記測定対象物から前記測定部に掛かる反力によって、前記測定部は前記支持フレーム部に対する相対変位をおこしつつ、前記測定部が自律的に自己の位置および姿勢を調整する自律調整工程を含む
ことが好ましい。

自動内径測定装置の全体的な外観図である。 電動内径測定ユニットをやや前方側からみた外観斜視図である。 電動内径測定ユニットの側面側をやや後方からみた外観斜視図である。 電動内径測定ユニットの正面図である。 電動内径測定器の内部構造を示すための断面図である。 第一実施形態において、フローティング継手部の分解図である。 第一実施形態において、フローティング継手部の断面図である。 第一実施形態において、フローティング継手部による電動内径測定器の位置および姿勢の調整機能を説明するための図である。 第一実施形態において、フローティング継手部による電動内径測定器の位置および姿勢の調整機能を説明するための図である。 第一実施形態において、フローティング継手部による電動内径測定器の位置および姿勢の調整機能を説明するための図である。 第一実施形態において、フローティング継手部による電動内径測定器の位置および姿勢の調整機能を説明するための図である。 第一実施形態において、フローティング継手部による電動内径測定器の位置および姿勢の調整機能を説明するための図である。 衝突検知部の分解図である。 衝突検知部をやや背面側からみた斜視図である。 制御ユニット部の機能ブロック図である。 自動内径測定の全体動作のフローチャートである。 穴挿入工程（ＳＴ１００）の動作手順を示すフローチャートである。 測定工程（ＳＴ２００）の動作手順を示すフローチャートである。 穴退避工程（ＳＴ３００）の動作手順を示すフローチャートである。 第二実施形態における測定工程の動作手順を示すフローチャートである。 第三実施形態における測定工程の動作手順を示すフローチャートである。 第四実施形態において、電動内径測定ユニットの正面図である。 第四実施形態において、フローティング継手部の上面図（平面図）である。 図２３中のＸＸＩＶ－ＸＸＩＶ線断面図である。 第四実施形態において、連結ブロックが支持フレーム部（支持台座部）に対して回転変位した状態の斜視図である。 第四実施形態において、連結ブロックが支持フレーム部（支持台座部）に対して回転変位した状態における断面図である。 第四実施形態において、連結ブロックが水平方向に並進した状態の上面図（平面図）である。 第五実施形態において、電動内径測定ユニットの斜視図である。 第五実施形態において、電動内径測定ユニットの上面図（平面図）である。 第五実施形態において、第一浮動連結カップがＸ軸回りに回転した状態を例示した図である。 第五実施形態において、第一浮動連結カップが水平面内で並進した状態を例示した図である。 第六実施形態の外観側面図である。 第六実施形態において、フローティング継手部の拡大断面図である。

本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態を説明する。
本実施形態は、測定対象である穴の内径（穴径）の測定を自動化する自動内径測定装置１００である。

（自動内径測定装置）
図１は、自動内径測定装置１００の全体的な外観図である。
自動内径測定装置１００は、測定装置本体部１１０と、全体動作を制御する制御ユニット部１４０と、を備える。

（測定装置本体部１１０）
測定装置本体部１１０は、対象の穴径を測定する電動内径測定ユニット１２０と、電動内径測定ユニット１２０を移動させる移動手段としての多関節ロボットアーム部（ロボットアーム部）１３０と、を備える。

（電動内径測定ユニット１２０）
電動内径測定ユニット１２０は、ロボットアーム部１３０の先端であるハンド部１３１に取り付けられて保持される。電動内径測定ユニット１２０は、測定対象である穴の内側に挿入されて内径の測定値を得るものである。さらに、電動内径測定ユニット１２０は、測定対象である穴を正確に測定するように自律的に自己の位置および姿勢を自律調整する機能を含んでいる。

電動内径測定ユニット１２０の構成を説明する。
図２は、電動内径測定ユニット１２０をやや前方側からみた外観斜視図である。
図３は、電動内径測定ユニット１２０の側面側をやや後方からみた外観斜視図である。
図４は、電動内径測定ユニット１２０の正面図である。

電動内径測定ユニット１２０は、電動内径測定器（支持対象物）２００と、支持フレーム部３００と、フローティング継手部（フローティング継手機構部）４００と、拘束手段５００と、衝突検知部６００と、力覚センサ部１３２と、を備える。

（電動内径測定器２００）
電動内径測定器２００は、既存の手動式の内径測定器（例えばホールテスト）のロッド送りを電動化したものである。
図５は、電動内径測定器２００の内部構造を示すための断面図である。
電動内径測定器２００は、筒ケース部（固定要素）２１０と、ロッド２３０と、シンブル部２４０と、測定子（可動要素）２５０と、変位検出部２６０と、外ケース部２７０と、表示ユニット部２３３と、電動駆動部２８０と、を備える。

筒ケース部２１０は、全体として筒状のケースである。
筒ケース部２１０の内部をロッド２３０が軸方向に進退する。
筒ケース部２１０は、上部パートを構成する上筒ケース部２１１と、中間パートを構成する中間筒ケース部２１３と、下部パートを構成する下筒ケース部２１４と、さらに、測定ヘッド部２２０を構成するヘッド筒部２１５と、を有する。
上筒ケース部２１１の下端に中間筒ケース部２１３が取り付けられ、中間筒ケース部２１３の下端に下筒ケース部２１４が取り付けられ、下筒ケース部２１４の下端にヘッド筒部２１５が取り付けられている。

ロッド２３０は、全体としては、長手の棒状体である。ロッド２３０は、上段ロッド２３１と、下段ロッド２３３と、を有する。上段ロッド２３１は、スピンドルであって、その基端側（上端側）の外側面に送りねじ（雄ネジ）２３２を有する。上筒ケース部２１１に雌ネジ２１２が切られており、前記送りねじ２３２が前記雌ネジ２１２に螺合している。

シンブル部２４０は、上段ロッド２３１の基端（上端側）に設けられている。
シンブル部２４０は、シンブルスリーブ２４１と、ラチェットスリーブ２４２と、コイルバネ２４３と、を有する。
シンブルスリーブ２４１は、テーパ面の嵌め合いにより上段ロッド２３１（ロッド２３０）の基端に外嵌して、上段ロッド２３１（ロッド２３０）の基端に固着されている。
ラチェットスリーブ２４２は、シンブルスリーブ２４１のさらに上側に設けられた筒体であり、シンブルスリーブ２４１とラチェットスリーブ２４２との間にはコイルバネ２４３が介装されている。上段ロッド２３１の基端側の端面に押しネジが螺合され、押しネジの頭部の鍔によってラチェットスリーブ２４２が押される。このとき、ラチェットスリーブ２４２とシンブルスリーブ２４１との間でコイルバネ２４３が挟まれる。

また、ラチェットスリーブ２４２とシンブルスリーブ２４１との間にはラチェット機構（不図示）が設けられている。いま、ロッド２３０を下方に送る方向（測定子２５０を突き出す方向）のラチェットスリーブ２４２、シンブルスリーブ２４１あるいはロッド２３０の回転方向を正の回転方向とする。それとは反対に、ロッド２３０を上方に送る方向（測定子２５０が没入する方向）のラチェットスリーブ２４２、シンブルスリーブ２４１あるいはロッド２３０の回転方向を負の回転方向とする。ラチェット機構は、正方向の回転においてラチェットスリーブ２４２のシンブルスリーブ２４１に対する空転を許容し、ラチェットスリーブ２４２が負の方向に回転するときには空転を許容しない。

ラチェットスリーブ２４２が（正の）回転操作を受けたとき、ラチェットスリーブ２４２の回転は、コイルバネ２４３およびシンブルスリーブ２４１を介してロッド２３０に伝わる。
ラチェットスリーブ２４２からロッド２３０に伝わる力（回転力）には上限がある。すなわち、ラチェットスリーブ２４２、コイルバネ（負荷規制弾性体）２４３およびシンブルスリーブ２４１の間に働く摩擦力（静止摩擦力）を越える力でロッド２３０を回転させようとすると、ラチェット機構によりラチェットスリーブ２４２がシンブルスリーブ２４１に対して空転する。このシンブル部２４０により、測定対象物と測定子２５０との間に働く力（測定力）の上限を規制する定圧機構が構成される。逆にいうと、測定対象物と測定子２５０との間には押しネジの押し込み量で規定できる所定の力（測定力）は発生するのであり、測定子２５０が所定の力（測定力）を測定対象物に掛けるとき、その反力が測定子２５０の側、すなわち、電動内径測定器２００の側に掛かることになる。

下段ロッド２３３は、ヘッド筒部２１５の内部に配設されている。
下段ロッド２３３の上端は、上段ロッド２３１の下端に当接している。下段ロッド２３３の下端側は、円錐形になっている。

測定子２５０は、ヘッド筒部２１５において、ロッド２３０の軸線方向に直交する方向に進退するように設けられている。
測定子２５０は、ヘッド筒部２１５において１２０°間隔で三つ配設されている。各測定子２５０は、その外端に超硬で形成された細い丸軸状の丸軸チップ２５２を有する。各測定子２５０が突出方向に前進したとき、丸軸チップ２５２が測定対象の内壁に当接する。

各測定子２５０の内端側にはテーパ面２５１が形成されており、このテーパ面２５１は下段ロッド２３３の円錐面に当接するようになっている。下段ロッド２３３の円錐面と測定子２５０のテーパ面２５１とにより、力および変位の方向を直角に方向転換させる変位方向変換手段となっている。

ヘッド筒部２１５の内部には各測定子２５０に対応したバネ２１６（例えば板バネ）が設けられており、各板バネ２１６の一端はヘッド筒部２１５の内壁に固定され、各板バネ２１６の他端は各測定子２５０に固定されている。
板バネ２１６により、各測定子２５０はヘッド筒部２１５の内側に没入する方向に付勢されている。ロッド２３０が外力で上方に引き上げられると、板バネ２１６の力によって測定子２５０はロッド２３０に追随してヘッド筒部２１５に入る方向に移動する。

なお、測定子２５０が出没するヘッド筒部２１５の部分（内径測定器の先端部分）を測定ヘッド部２２０と称することがある。

変位検出部２６０は、中間筒ケース部２１３の内部において上段ロッド２３１の変位を検出するように設けられている。
変位検出部２６０は、上段ロッド２３１と一体回転するように設けられたロータ２６１と、ロータ２６１の回転をカウントするステータ２６２と、信号処理演算部（不図示）と、を有する、いわゆるロータリーエンコーダである。変位検出部２６０の検出方式は特段限定されず、例えば、光電式エンコーダ、静電容量式エンコーダ、電磁誘導式エンコーダ、磁気式エンコーダなどが例として挙げられる。

外ケース部２７０は、筒ケース部２１０のさらに外側を覆う外筒部である。外ケース部２７０は、下筒ケース部２１４の途中より上側の電動内径測定器２００を覆うように設けられている。外ケース部２７０は、二つのパートからなっていて、すなわち、中間パートを内部に収容する外ケース本体部２７１と、上部パートを内部に収容する外ケース上部パート２７２と、を有する。外ケース本体部２７１は、電動内径測定器２００の中間部に相当する中間筒ケース部２１３の全体に加えて、下筒ケース部２１４の上端側、および、上筒ケース部２１１の下端側を覆う筒体である。

外ケース上部パート２７２は、外ケース本体部２７１の上端側に接続され、電動内径測定器２００の上部パートを構成する上筒ケース部２１１を覆う筒体である。

表示ユニット部２３３は表示部２３４を有し、中間筒ケース部２１３および外ケース本体部２７１の側面の開口部に取り付けられて、前記開口部を閉塞する。表示部２３４は、表示ユニット部２３３の中央領域にはめ込まれたデジタル表示式の表示部２３４（例えば液晶表示パネルや有機ＥＬ表示パネル）である。表示部２３４には、信号処理演算部（不図示）で求められた測定値などが表示される。

さらに、表示ユニット部２３３にコネクタが設けられ、信号処理演算部（不図示）で求められた測定値は外部出力される。

電動駆動部２８０は、シンブル部２４０のラチェットスリーブ２４２を回転させる駆動部である。電動駆動部２８０は、外ケース上部パート２７２の上方に取り付けられている。電動駆動部２８０は、例えば、モータであり、モータの回転出力が動力伝達機構（歯車列や連結ベルト、連結軸、連結リンクなど）を介してラチェットスリーブ２４２に伝達される。

電動内径測定器２００は、電動駆動部２８０でロッド送りをする点を除けば、既存の手動式内径測定器の動作と基本的には同じである。
電動力でロッド２３０が進退すると、下段ロッド２３３の動きに応じて測定子２５０がヘッド筒部２１５から出没する方向に進退する。三つの測定子２５０が測定対象穴の内壁に均等に接触したときのロッド２３０の変位（位置）を検出することにより、測定対象穴の穴径が測定値として得られる。

（支持フレーム部３００）
支持フレーム部３００は、側方視でＬ字形の部材であり、
支持支柱部３１０と、支持台座部３２０と、を有する。鉛直方向の支持支柱部３１０の下端に直角に支持台座部３２０が取り付けられている。

支持支柱部３１０は、電動内径測定器２００に隣接して平行にある。支持支柱部３１０のおもて面側に拘束手段５００が設けられていて、拘束手段５００は電動内径測定器２００のホールドとリリースを切り替える。この点は後述する。

支持台座部３２０は、支持支柱部３１０の下端から電動内径測定器２００の側に向けてＬ字に折れるように設けられている。
支持台座部３２０は電動内径測定器２００のヘッド筒部２１５を挿通させる第一挿通孔３２１を有する。電動内径測定器２００は、ヘッド筒部２１５が第一挿通孔３２１を通った状態で、下筒ケース部２１４より上側の部分がフローティング継手部４００を介して支持台座部３２０に載せられるように取り付けられている。

（フローティング継手部４００）
フローティング継手部４００を説明する。
図６は、フローティング継手部４００の分解図である。
図７は、フローティング継手部４００の断面図である。

フローティング継手部４００は、電動内径測定器２００が支持フレーム部３００に対して回転することを許容するとともに、電動内径測定器２００が支持フレーム部３００に対して水平方向に並進することを許容する継手（あるいは連結機構）である。仮に電動内径測定器２００と測定対象である穴とに軸ずれ（傾斜および位置ずれ）があった場合でも、フローティング継手部４００の回転および並進の許容によって電動内径測定器２００が自律的に自己の位置および姿勢を自律調整することを許容するものである。

フローティング継手部４００は、回転許容機構部４１０と、並進許容機構部４２０と、を有する。

回転許容機構部４１０は、第一バネ受け４１１と、バネ（コイルバネ）４１２（可撓体、弾性体）と、第二バネ受け４１３と、を有する。第一バネ受け４１１および第二バネ受け４１３は、概略、リング状であり、リングからさらに径外方向にフランジが張り出している。

第一バネ受け４１１は、図７の断面図に表れるように、下筒ケース部２１４の上側寄りにおいて下筒ケース部２１４の外側面に外嵌し、これにより、第一バネ受け４１１は電動内径測定器２００に固定的に取り付けられる。ここでは、外ケース本体部２７１の下端面と第一バネ受け４１１とが連続一体的となっていて、第一バネ受け４１１が電動内径測定器２００に取り付く位置は固定的に規制されている。

なお、一つの実施例として、第一バネ受け４１１の高さ（位置）が電動内径測定器２００の重心の高さ（位置）に対応するように第一バネ受け４１１を設置するようにしてもよい。例えば、第一バネ受け４１１の高さ（位置）が電動内径測定器２００の重心の高さ（位置）にほぼ同じになるように第一バネ受け４１１を設置する。あるいは、第一バネ受け４１１の高さ（位置）が電動内径測定器２００の重心の高さ（位置）から上下に（電動内径測定器の上下方向長さの）２０％以内や、１５％以内や、１０％以内や、５％以内、になるように第一バネ受け４１１を設置するようにしてもよい。

コイルバネ４１２は、その内側に下筒ケース部２１４（電動内径測定器２００）を受け入れた状態で、コイルバネ４１２の上端が第一バネ受け４１１に受けられている。そして、コイルバネ４１２の下端は、第二バネ受け４１３に受けられている。

なお、一つの実施例として、コイルバネ４１２を一つとするのではなく、複数の弾性体やバネが電動内径測定器２００を（等角度間隔で）囲むように配設されていてもよい。

バネの径が大きい方が（バネと電動内径測定器の中心軸との距離が大きい方が）電動内径測定器を支えるにはよいが、バネの径が大き過ぎると（バネと電動内径測定器の中心軸との距離が大き過ぎると）内径測定器の測定圧だけでは電動内径測定器の傾きを穴の軸にならわせるように自律的に姿勢調整できないこととなる。バネの径を大きくするのであれば（バネと電動内径測定器の中心軸との距離を大きくするのであれば）バネ定数（弾性係数）を小さくするのがよい。バネの径を小さくするのであれば（バネと電動内径測定器の中心軸との距離を小さくするのであれば）バネ定数（弾性係数）をやや大きくしてもよい。また、実施形態では、弾性をもつバネとしているが、電動内径測定器の回転方向の姿勢調整を許容できるのであれば、コイルバネ４１２に代えて、第一バネ受け４１１と第二バネ受け４１３との間を繋ぐ部材は、弾性がない可撓性部材であってもよい。

第二バネ受け４１３は並進許容機構部４２０に連結される。
図７の断面図に表れるように、第二バネ受け４１３のリング孔４１４は軸線方向にやや長さ（高さ）を有していて、リング孔４１４の径は、電動内径測定器２００の傾斜を許容する程度に電動内径測定器２００の筒ケース部２１０（下筒ケース部２１４）より少し大きい。なお、リング孔４１４は、下方に行くにしたがって、あるいは、上方に行くに従って、リング孔が径大するテーパ孔４１４になっていてもよい。

並進許容機構部４２０は、水平プレート（並進体）４２１と、ボールローラ４２３と、を有する。
水平プレート４２１は、支持台座部３２０の上側に配設される板体である。水平プレート４２１は、電動内径測定器２００（下筒ケース部２１４）を挿通させる第二挿通孔４２２を有する。第二挿通孔４２２には、上側から第二バネ受け４１３が嵌め込まれる。すなわち、水平プレート４２１の上に回転許容機構部４１０があり、回転許容機構部４１０によって電動内径測定器２００が支えられている。言葉を代えると、電動内径測定器２００は、回転許容機構部４１０を間にして、水平プレート４２１の上で支持されている。

支持台座部３２０の上面側にボールローラ４２３が配置されている。ここでは、第一挿通孔３２１および第二挿通孔４２２の周囲で９０度間隔で４つのボールローラ４２３が設置され、このボールローラ４２３の上に水平プレート４２１が載せられている。

ボールローラ４２３に載った水平プレート４２１はほぼ摩擦無しで極めて小さい力で水平方向に移動できる。一方で、回転許容機構部４１０としてのコイルバネ４１２（弾性体）を変形させるには、弾性力に抗する力を要する。したがって、本実施形態では、電動内径測定器２００に力（回転力や並進力）が作用する場合、どちらかというと、並進許容機構部４２０の方が優先して変位する。

フローティング継手部４００の作用による電動内径測定器２００の位置および姿勢の調整動作を図８～図１２を参照して説明する。
例えば図８に例示するように、測定対象としての穴が設計値からズレをもって加工された結果、鉛直に開けられているはずの穴が傾斜を持っていて、かつ、設計データの位置から図中でやや右側にずれていたとする。電動内径測定ユニット１２０はロボットアーム部１３０によって穴まで運ばれ、測定ヘッド部２２０が穴に挿入される。仮にロボットアーム部１３０の駆動制御が正確だったとしても、測定対象である穴が設計値からのズレを持っているため、電動内径測定器２００の軸線と測定対象穴の軸線とには位置および角度においてズレがある。

さて、測定対象穴の内径が正確に測定されるためには、三つの測定子２５０のすべてが均等に測定対象穴の内壁に当接する必要がある。
まず、電動駆動部２８０によってロッド２３０が駆動されて、ロッド２３０が下方に進む。すると、下段ロッド２３３の先端（円錐）が測定子２５０を押し出し、三つの測定子２５０のうちで測定対象穴の内壁に近いものが測定対象穴の内壁に接触する。
引き続き下段ロッド２３３が測定子２５０を押し出すと、穴の内壁から測定子２５０の方に反力が掛かる。この反力によって電動内径測定器２００が逆に押されることになる。反力は、測定子２５０から下段ロッド２３３の下端付近を押しているが、回転許容機構部４１０のコイルバネ４１２の変形よりも水平プレート４２１の変位が先に生じるので、図９および図１０に例示のように、まずは水平プレート４２１の変位によって電動内径測定器２００と測定対象穴との軸ずれが吸収される。
なお、支持台座部３２０の第一挿通孔３２１は、この電動内径測定器２００の水平移動を許容できる程度の大きさの径を有している。

図９（図１０）の時点では、電動内径測定器２００と測定対象穴とでは軸の傾きがまだ不一致である。図９（図１０）の状態から引き続き下段ロッド２３３が測定子２５０を押し出すと、測定子２５０の先端部（丸軸）が穴の内壁に当たり、このとき、（三つの丸軸には長さがあるから）測定対象穴の内壁から電動内径測定器２００に掛かる反力は回転のモーメントを持つ。このとき、穴の内壁からの反力を受けて、図１１および図１２に例示のように、回転許容機構部４１０のコイルバネ４１２が変形し、電動内径測定器２００の軸と測定対象穴の軸とが一致するように電動内径測定器２００の傾きが調整される。第二バネ受け４１３のリング孔４１４により、電動内径測定器２００の傾斜を許容できる。

最終的に、三つの測定子２５０が所定の測定圧で測定対象穴の内壁を押すと、フローティング継手部４００（回転許容機構部４１０、並進許容機構部４２０）により、電動内径測定器２００は測定対象穴の径を正確に測定できるように自律的に自己の位置および姿勢を自律調整する。言い換えると、ロボットアーム部１３０が電動内径測定器２００の測定ヘッド部２２０を測定対象穴に差し入れることができれば、あとは、人の手による感覚的な調整や高度なフィードバック制御を使わなくても、自動的な姿勢調整により、穴の径を正確に測定できるということである。

（拘束手段５００）
拘束手段５００は、支持フレーム部３００（支持支柱部３１０）に設けられ、電動内径測定器２００をホールドして支える。拘束手段５００は、例えば図２および図３に表れるように、電動内径測定器２００を軸線に直交する方向から挟み込む二つの挟持片５１０を有する。ここでは、挟持片５１０は、外ケース本体部２７１を両側から挟む。挟持片５１０は可動式であって、拘束手段５００は、電動内径測定器２００のホールド状態と、ホールドを解除したリリース状態と、を切り替えることができる。

挟持片５１０を開いて電動内径測定器２００をリリースするとはいっても、例えば、挟持片５１０と電動内径測定器２００との隙間を所定上限値（５ｍｍや１０ｍｍ程度）に制限しておき、制限を超えて電動内径測定器２００が大きく変位（並進、傾き）するようなことは規制しておくのがよい。

電動内径測定器２００はフローティング継手部４００を介して支持台座部３２０（支持フレーム部３００）に載っている。
電動内径測定器２００が自己の測定圧によって測定対象穴に合わせて自律的に姿勢調整できるためには、フローティング継手部９００には柔らかさ（軟性、フレキシビリティ）が必要である。したがって、電動内径測定器２００がフローティング継手部４００に載っているだけでは、フローティング継手部４００の剛性（軟性）にもよるが、電動内径測定器２００がフラフラと揺れたり、大きく傾いたり、倒れたりする可能性がある。
電動内径測定器２００が揺れたり倒れたりすることは安全性の観点から望ましくない。また、電動内径測定器２００の姿勢が固定されていなければ測定ヘッド部２２０の位置がふらついてしまうのであり、ロボットアーム部１３０が電動内径測定器２００の測定ヘッド部２２０を測定対象穴に差し入れることができなくなる。

そこで、電動内径測定器２００が測定対象穴に挿入されていないときは、拘束手段５００が電動内径測定器２００を挟んでホールドしておく。そして、電動内径測定器２００の測定ヘッド部２２０が測定対象穴に挿入されたとき、拘束手段５００は電動内径測定器２００をリリースして、フローティング継手部４００により電動内径測定器２００が自律的に姿勢を変えて調整（自律調整）できるようにする。

（衝突検知部６００）
衝突検知部６００は、電動内径測定器２００が所定以上の力で何かに衝突したことを検知する。
図１３は、衝突検知部の分解図である。
図１４は、衝突検知部をやや背面側からみた斜視図である。
衝突検知部６００は、支持支柱部３１０の背面側とロボットアーム部１３０のハンド部１３１との間に配設されている。ここでは、衝突検知部６００は、電動内径測定器２００が物体（例えばワーク）の上方からワークにアプローチするときに、電動内径測定器２００がワークに衝突して、Ｚ方向（上下方向）の下方から上方に突き上げられる方向に電動内径測定器２００に大きな力が掛かったことを検知するものとする。すなわち、衝突検知部６００の衝突検知方向は、電動内径測定器２００が測定対象穴にアプローチするときの方向にほぼ平行である。

衝突検知部６００は、固定板６０１と、取付板６０２と、リニアガイド６１０と、付勢手段６２０と、接点センサ６３０と、を備える。

固定板６０１は、ロボットのハンド部１３１に直接又は間接的に取り付けられて、ハンド部１３１に対して固定的に設けられる。ここでは、ロボットのハンド部１３１と衝突検知部６００との間に力覚センサ部１３２が配設されている。したがって、衝突検知部６００は、力覚センサ部１３２を介してロボットアーム部１３０のハンド部１３１に取り付けられている。

取付板６０２は、支持支柱部３１０の背面に直接又は間接的に取り付けられて、支持支柱部３１０（支持フレーム部３００）に対して固定的に設けられる。リニアガイド６１０は、固定板６０１と取付板６０２との間に配置され、固定板６０１に対する取付板６０２の可動方向を上下方向に案内する。リニアガイド６１０は、上下方向の溝を持つ溝枠体６１１と、溝枠体６１１の溝を上下方向にスライドするスライド体６１２と、を有する。ここでは、溝枠体６１１が固定板６０１に取り付けられ、スライド体６１２が取付板６０２に取り付けられている。

付勢手段は、二本のコイルバネ６２０である。
コイルバネ６２０の一端は固定板６０１に係止され、コイルバネ６２０の他端は取付板６０２に係止されている。コイルバネ６２０は、固定板６０１に対して取付板６０２を引き下げる向きに取付板６０２を常時付勢している。すなわち、取付板６０２は、自重および電動内径測定器２００の重さと、コイルバネ６２０の付勢力と、によって、固定板６０１に対して鉛直下向きに下がった位置が基準位置となる。

接点センサ６３０は、固定板６０１側に配置される接触検知ブロック６３１と、取付板６０２側に設けられたボールプランジャ６３２と、を有する。図１４に例示のように、取付板６０２が固定板６０１に対して基準位置にあるとき、取付板６０２側のボールプランジャ６３２が接触検知ブロック６３１に当たっている（嵌まっている）。

ここで、例えばワークに加工された穴の位置が設計値から大きくずれていた場合を想定する。
この状態で、ロボットアーム部１３０が電動内径測定器２００を測定対象穴に上から差し入れようとすると、電動内径測定器２００の測定ヘッド部２２０がワークに当たってしまう。電動内径測定器２００（測定ヘッド部２２０）が穴からズレてワークに当たり、そのままさらに電動内径測定器２００（測定ヘッド部２２０）がワークに押し込まれる。そして、電動内径測定器２００の重力および付勢手段（コイルバネ６２０）の付勢力を越える力が衝突検知部６００に掛かったとき、取付板６０２が上方にスライドし、取付板６０２のボールプランジャ６３２が接触検知ブロック６３１から外れる。接点センサ６３０は、接触検知ブロック６３１がボールプランジャ６３２の分離を検知した（あるいはボールプランジャ６３２の接触を検知できなくなった）とき、信号（衝突検知信号）を発する。

電動内径測定器２００が何かに衝突したことを衝突検知部６００によって検知された場合、制御ユニット部１４０は直ちにロボットアーム部１３０の動作を停止する。

（力覚センサ部１３２）
力覚センサ部１３２は、例えば６軸（直交３軸方向の力と軸回りの回転力）の力センサである。衝突検知部６００は、上下方向（Ｚ方向）の下から押し上げられる力を検知するのに特化したものであったが、力覚センサ部１３２は電動内径測定器２００に掛かる力を全方向において検出するものである。

多関節ロボットアーム部１３０は、いわゆる、ロボットアームであり、鉛直方向の回転駆動軸や水平方向の回転駆動軸でロボットアーム部１３０の先端であるハンド部１３１を三次元的に移動させる。ロボットアーム部１３０のハンド部１３１は、力覚センサ部１３２および衝突検知部６００を介して支持フレーム部３００と連結されている。力覚センサ部１３２は、衝突検知部６００が衝突を検知しない方向（すなわち上下方向（Ｚ方向）以外の方向）においても、電動内径測定器２００が予期しない所定以上の力でものに衝突したことを検知する。力覚センサ部１３２が電動内径測定器２００の予期しない衝突を検知した場合、制御ユニット部１４０は直ちにロボットアーム部１３０の動作を停止する。これにより、さらなる安全性の確保が可能となる。

（制御ユニット部１４０）
図１５は、制御ユニット部１４０の機能ブロック図である。
制御ユニット部１４０は、測定動作制御部１５０と、ロボットアーム駆動制御部１６０と、中央制御部１７０と、を備える。

測定動作制御部１５０は、電動内径測定器２００の測定動作を制御する。
測定動作制御部１５０は、拘束制御部１５１と、駆動制御部１５２と、測定値取得部１５３と、を備える。

拘束制御部１５１は、拘束手段５００の挟持片５１０の開閉動作を制御するものであり、電動内径測定器２００のホールドとリリースのタイミングを制御する。
駆動制御部１５２は、電動駆動部２８０の駆動を制御するものであり、ロッド２３０の進退、すなわち、測定値の進退を制御する。
測定値取得部１５３は、電動内径測定器２００の測定値を得る。すなわち、測定値取得部１５３は、変位検出部２６０のセンサ値を受信し、ロッド２３０の変位（位置）から測定対象穴の内径の測定値を得る。

ロボットアーム駆動制御部１６０は、ロボットアーム部１３０の動作を制御する。
中央制御部１７０は、測定動作制御部１５０とロボットアーム駆動制御部１６０とを統合的に制御する。

（自動内径測定装置１００の制御動作）
制御ユニット部１４０による制御によって測定装置本体部１１０（電動内径測定ユニット１２０、ロボットアーム部１３０）が測定対象穴の内径を自動的に測定する一連の動作を説明する。
図１６は、自動内径測定の全体動作（自動内径測定動作）のフローチャートである。
測定対象である穴（測定対象穴）を有するワーク（測定対象物）が製造ラインのコンベアベルトやレールによって搬送されてきて、測定装置本体部１１０（電動内径測定ユニット１２０、ロボットアーム部１３０）の正面の所定位置に運ばれてくる。
自動内径測定装置１００は、運ばれてくるワーク（測定対象物）のなかで測定対象として指定（設定）されている測定対象穴に対し順に自動的に内径測定を実施していく。ワーク（測定対象物）のなかの測定対象穴の位置（座標）は、中央制御部１７０のなかの測定パートプログラムの一部として設定（記憶）されているとする。あるいは、別途カメラ等の画像認識によって測定対象の穴を探索しながら、順に自動的に内径測定を実施していくとしてもよい。

第１実施形態としては、測定対象穴は鉛直方向で上の面が開口するように開けられた穴であって、電動内径測定器２００は縦向きの姿勢をほぼ保ちながら穴の上から穴に差し入れられる場合を想定する。

自動内径測定動作は、穴挿入工程（アプローチ工程）（ＳＴ１００）と、測定工程（ＳＴ２００）と、穴退避工程（退避工程）（ＳＴ３００）と、を備える。

穴挿入工程（ＳＴ１００）は、ロボットアーム部１３０によって電動内径測定ユニット１２０を移動させ、電動内径測定器２００の測定ヘッド部２２０を測定対象穴に挿入（言い換えると、ワークの上方からワークにアプローチ）する工程である。

図１７は、穴挿入工程（ＳＴ１００）の動作手順を示すフローチャートである。
穴挿入工程（ＳＴ１００）では、まず、ロボットアーム部１３０による電動内径測定器２００の移動先（目標座標）を測定対象穴に設定する（ＳＴ１１０）。
続いて、電動内径測定器２００が拘束手段５００によって拘束されているかを確認する（ＳＴ１２０）。
本実施形態では、拘束手段５００が電動内径測定器２００を拘束（ホールド）した状態をデフォルト状態（標準状態、基準状態と言い換えてもよい）としている。ただし、メンテナンスや電動内径測定器２００の交換をした場合には拘束手段５００のホールドが解除されていることもあるので、ホールド状態を確認し、ホールドがされていない場合は（ＳＴ１２０：ＮＯ）、拘束制御部１５１から信号を送って拘束手段５００によるホールド工程（ＳＴ１３０）を行う。ロボットアーム部１３０によって電動内径測定ユニット１２０を動かす際に電動内径測定器２００を拘束（ホールド）しておくことにより、ロボットアーム部１３０で電動内径測定器２００を安定して安全に移動させることができる。

ロボットアーム部１３０の駆動を開始し（ＳＴ１４０）、電動内径測定ユニット１２０を移動させ、電動内径測定器２００の測定へッド部２２０を測定対象穴に挿入する。

このとき、例えば、測定対象穴の加工位置が設計値からずれていたような場合、電動内径測定器２００（測定ヘッド部２２０）が予期せずワークに衝突をすることが有り得る。
この点、ロボットアーム駆動制御部１６０は、衝突検知部６００および力覚センサ部１３２からの信号をモニタしている（ＳＴ１５０）。そして、電動内径測定器２００（測定ヘッド部２００）とワークとの衝突が検知された場合には（ＳＴ１５０：ＹＥＳ）、すぐにロボットアーム部１３０の駆動を停止（緊急停止）する（ＳＴ１８０）。このあと、中央制御部１７０からオペレータに異常報告がなされるようにしてもよい。

電動内径測定器２００の測定ヘッド部２２０が測定対象穴に挿入され、目標座標に達したら、ロボットアーム部１３０の駆動は一旦停止となる（ＳＴ１７０）。

次に測定工程（ＳＴ２００）に移行する。
図１８は、測定工程（ＳＴ２００）の動作手順を示すフローチャートである。
測定工程（ＳＴ２００）では、最初に、拘束手段５００によるホールドを解除して（ＳＴ２１１）、電動内径測定器２００をリリース状態にする。これにより電動内径測定器２００がフローティング継手部４００を介して支持フレーム部３００に支持された状態になるので、電動内径測定器２００の自律的な位置・姿勢の調整が可能になる。

そして、駆動制御部１５２から駆動信号を送って電動駆動部２８０を駆動させる。
まずは、第一前進工程（ＳＴ２２０）を行う。第一前進工程（ＳＴ２２０）は、測定子２５０が測定対象穴の内壁に最初に接触するまで前進させる工程である。電動駆動部２８０（例えばモータ）を駆動してロッド２３０を前進（ここでは下方に移動）させ、測定子２５０を穴の内壁に向けて前進させる。第一前進工程（ＳＴ２２０）では、測定効率を向上させるため、高速にモータを駆動してロッド２３０および測定子２５０をできるだけ速く移動させるのがよい。（例えばロッド２３０がネジ送りとして、ロッド２３０の回転速さを１００ｒｐｍ－２００ｒｐｍとする。ロッド２３０あるいは測定子２５０の進む速さでいうと、１０μｍ／ｓ－２０μｍ／ｓとしてもよい。）

測定子２５０が穴の内壁に向けて前進すると、測定子２５０が穴の内壁に接触する。
ここで、本実施形態では、測定子２５０は三つある。もし、電動内径測定器２００の軸線と測定対象穴の軸線とが完全に一致していれば、三つの測定子２５０は同時に穴の内壁に接触できるが、ロボットアーム部１３０の駆動誤差とワークの加工誤差とがあるので、電動内径測定器２００の軸線と測定対象穴の軸線とにはズレがある。この場合、三つの測定子２５０のうちのどれか一つが最初に穴の内壁に接触することになる。測定子２５０のうちのどれか一つが穴の内壁に接触した場合（ＳＴ２１３：ＹＥＳ）、第一前進工程（ＳＴ２１２）を即座に停止して、第一後退工程（ＳＴ２１４）に移行する。測定子２５０が穴の内壁に接触したことは、例えば、モータの印加電流（印加電圧）からモータトルクを求め、トルクが所定値を越えたら測定子２５０（の一つ）が穴の内壁に接触したとしてもよい。

第一後退工程（ＳＴ２１４）では、ロッド２３０および測定子２５０をわずかに逆方向に後退させる。これにより、第一前進工程（ＳＴ２１２）で測定子２５０が穴の内壁に接触した後、その勢いで測定子２５０が穴の内壁に食い込むのを回避する。
第一後退工程（ＳＴ２１４）で測定子２５０を後退させる距離は極僅か、例えば０．００１ｍｍ－０．０１ｍｍでよい。

第一後退工程（ＳＴ２１４）における測定子２５０の後退の速さはできる限り速くしてもよい。例えばロッド２３０がネジ送りとして、ロッド２３０の回転速さを１００ｒｐｍ－２００ｒｐｍとする。ロッド２３０あるいは測定子２５０の進む速さでいうと、１０μｍ／ｓ－２０μｍ／ｓとしてもよい。

第一後退工程（ＳＴ２１４）で測定子２５０をわずかに戻した後、第二前進工程（ＳＴ２１５）によって測定子２５０を再び前進させる。第二前進工程（ＳＴ２１５）ではゆっくりと（低速、微動で）測定子２５０を前進させる。

第二前進工程（ＳＴ２１５）における測定子２５０の送り速さは、低速（微動）であることが好ましい。例えばロッド２３０がネジ送りとして、ロッド２３０の回転速さを１０ｒｐｍ－２０ｒｐｍとする。ロッド２３０あるいは測定子２５０の進む速さでいうと、１μｍ／ｓ－２μｍ／ｓとしてもよい。

測定子２５０が穴の内壁を押すときの反力によって電動内径測定器２００の位置および傾きが自律調整される。フローティング継手部４００の並進および回転許容によって電動内径測定器２００の位置および傾きが自律調整される作用は前述の通りである。

三つの測定子２５０が均等に所定の測定圧で穴の内壁に接触したとき、電動内径測定器２００の位置および傾きの自律調整が完了する。三つの測定子２５０が所定測定圧で穴の内壁に接触したとき、ラチェット機構（定圧機構）が作動する。すなわち、ラチェット機構（定圧機構）が作動するまで電動駆動部２８０がシンブル部２４０（ラチェットスリーブ２４２）を回転駆動することにより、測定子２５０が穴の内壁に所定測定圧で均等に当たった状態となる。

第二前進工程（ＳＴ２１５）を自律調整工程と言い換えてもよい。

この状態で変位検出部２６０がロッド２３０の変位（位置）を検出する。測定値取得部１５３は、ロッド２３０の変位（位置）から穴の内径を得る（ＳＴ２１６）。

測定値を取得した後、第二後退工程（ＳＴ２１７）において測定子２５０を後退させて、測定子２５０を穴の内壁から離間させる。

測定工程（ＳＴ２００）の後、穴退避工程（ＳＴ３００）において、電動内径測定器２００を測定対象穴から抜き出す。
図１９は、穴退避工程（ＳＴ３００）の動作手順を示すフローチャートである。穴退避工程（ＳＴ３００）では、まず拘束手段５００で電動内径測定器２００を拘束（ホールド）し（ＳＴ３２０）、続いて、ロボットアーム部１３０で電動内径測定ユニット１２０を穴から退避するように移動させる（ＳＴ３３０）。

これで一つの穴の内径の測定が終了した。全ての測定対象穴の測定が完了する（ＳＴ４００）まで、ＳＴ１００－ＳＴ３００を繰り返す。

このように本実施形態によれば、人の手で内径測定器を持って操作する必要がなくなり、電動内径測定ユニット（電動内径測定器２００、ロボットアーム部１３０）によって穴の内径を自動的に測定することができる。

（第二実施形態）
上記第一実施形態では、測定対象穴が鉛直方向にあけられている場合を想定した。
第二実施形態として、測定対象穴が鉛直方向から傾斜している場合にも自動内径測定装置１００によって自動内径測定する場合を説明する。
図２０は、第二実施形態における測定工程の動作手順を示すフローチャートである。

測定対象穴が鉛直方向に対して傾斜しているので、ロボットアーム部１３０で電動内径測定器２００を穴に挿入する穴挿入工程（ＳＴ１００）では、穴の傾斜に合わせて電動内径測定器２００を傾斜させた状態で穴に挿入することになる。すると、電動内径測定器２００が傾斜しているため、拘束手段５００による電動内径測定器２００のホールドを解除してしまうと、フローティング継手部４００の柔軟性により電動内径測定器２００は大きく変位（並進および傾斜）してしまう可能性がある。
電動内径測定器２００が大きく変位（並進および傾斜）してしまうと、測定ヘッド部２２０が穴の内壁に衝突する可能性もある。また、電動内径測定器２００が重力の向きに一旦大きく変位（並進および傾斜）してしまうと、その変位（並進および傾斜）を測定圧の反力だけで自律的に立て直すには時間が掛かるし、困難な場合も有り得る。

そこで、第二実施形態では、測定工程において、リリース工程（ＳＴ２２４）の前に、第一前進工程（ＳＴ２２１）を実行する。すなわち、第一前進工程（ＳＴ２２１）を実行し、測定子２５０（のうちの一つ）が穴の内壁に接触したことを検知したら（ＳＴ２２２：ＹＥＳ）、測定子２５０をわずかに戻す（第一後退工程（ＳＴ２２３））。この状態でリリース工程（ＳＴ２２４）を行う。

第一前進工程（ＳＴ２２１）を先に実行しておくことで、測定子２５０と穴の内壁とを接触させておく。測定子２５０のうちの少なくとも一つと穴の内壁とが接触しているので、拘束手段５００のホールドがなくなっても電動内径測定器２００は大きく変位（並進および傾斜）することはないと期待できる。これにより、傾斜した測定対象穴に対しても自動内径測定を適切に行うことができる。

（第三実施形態）
第二実施形態（図２０のフローチャート）では、リリース工程（ＳＴ２２４）を第一後退工程（ＳＴ２２３）の後に実行するとしたが、リリース工程（ＳＴ２２４）を第一後退工程（ＳＴ２２３）の前に実行するとしてもよい。
図２１のフローチャートに例示するように、第一前進工程（ＳＴ２３１）で測定子２５０が穴の内壁に接触したことを検知したら（ＳＴ２３２：ＹＥＳ）、測定子２５０の前進を即座に停止する。
この状態でリリース工程（ＳＴ２３３）を行う。そして、測定子２５０を一旦後退させた後（第一後退工程（ＳＴ２３４））、再び測定子２５０を前進させて、電動内径測定器２００の位置および姿勢の自律調整が働くようにしつつ、測定子２５０が所定の測定圧で穴の内壁に均等に接触するようにする。この動作順序でも、第二実施形態と同じく、傾斜した測定対象穴に対して自動内径測定を適切に行うことができる。

（第四実施形態）
第四実施形態を説明する。
第四実施形態の基本的な構成は第一実施形態と同様であるが、フローティング継手部（フローティング継手機構部）８００の構造に特徴を有する。
図２２は、第四実施形態において、電動内径測定ユニット１２０の正面図である。
図２３は、第四実施形態において、フローティング継手部８００の上面図（平面図）である。
図２４は、図２３中のＸＸＩＶ－ＸＸＩＶ線断面図である。

第四実施形態においては、電動内径測定器２００は、その軸線（筒軸あるいはロッド軸）が鉛直方向になる姿勢で支持フレーム部３００からフローティング継手部８００を介して吊り下げられたように支持されている。
第四実施形態において支持フレーム部３００は、第一実施形態と同じく、側方視でＬ字形の部材であり、支持支柱部３１０と、支持台座部７１０と、を有する。

ここで、支持台座部７１０は、鉛直方向の孔（筒状の孔）を形成するように、水平方向に直交する壁を有する環状である。
環状の壁は、フローティング継手部８００を囲んで支持するものなので、環状の壁を支持環部７２０と称することにする。支持環部７２０の下方側の面には、前後方向と左右方向に架け渡され、十字に交差する二本の梁７２１が設けられている。図２４の断面図に表れるように、梁７２１の交差部には凹部７２２が設けられている。

第四実施形態のフローティング継手部８００は、連結ブロック８１０を有する。
連結ブロック８１０は、電動内径測定器２００と固定的に連結され、連結ブロック８１０は電動内径測定器２００と一体的に並進および回転する。
連結ブロック８１０は、支持環部７２０の内側で、梁７２１の上で支持環部７２０の壁に囲まれるように配置されている。連結ブロック８１０は、四角柱形状（立方体、直方体）である。連結ブロック８１０の下端面の四隅から四本の吊下棒８１１が垂下し、吊下棒８１１が電動内径測定器２００の上端に連結されている。すなわち、電動内径測定器２００は吊下棒８１１を介して連結ブロック８１０から吊り下げられている。

フローティング継手部８００の回転許容機構部として、球体８２０が連結ブロック８１０と支持台座部７１０との間に挟まれた状態で配設されている。
支持台座部７１０の凹部７２２に球体８２０が配置され、この球体８２０の上に連結ブロック８１０が載っている。
球体８２０に連結ブロック８１０が載ることによって連結ブロック８１０の回転が許容される。
図２５は、連結ブロック８１０が支持フレーム部３００（支持台座部７１０）に対して回転変位した状態の斜視図である。
図２６は、連結ブロック８１０が支持フレーム部３００（支持台座部７１０）に対して回転変位した状態における断面図である。

なお、連結ブロック８１０の底面には高台（輪状で凸状の縁）を設け、連結ブロック８１０が球体８２０から外れないようになっている。また、連結ブロック８１０の回転を許容するだけであれば、球体に代えてピンでもよいが、ここでは、連結ブロック８１０の並進を阻害しないため球体８２０とすることが好ましい。

支持環部７２０には、水平方向に延在し、十字型に交差する二本の案内軸７２３が設けられている。連結ブロック８１０には、十字型に交差する二本の案内軸７２３を受け入れるように、前後方向と左右方向の二方向にあけられたガイド孔８１２が設けられている。ガイド孔８１２は、連結ブロック８１０が案内軸７２３に案内されて水平方向に並進することを許容するように長孔に形成されている。
図２７は、連結ブロック８１０が水平方向に並進した状態の上面図（平面図）である。
また、ガイド孔８１２は、連結ブロック８１０が回転する際に案内軸７２３で回転が阻害されないように、高さ方向にもある程度の幅をもつ。

連結ブロック８１０の通常の位置を中心（釣り合いの位置）にするために、連結ブロック８１０と支持環部７２０の内壁との間に四本のバネ（コイルバネ）７２４が介装されている。ここでは、案内軸７２３のまわりにバネ（コイルバネ）７２４を巻き回すようにして、連結ブロック８１０と支持環部７２０の内壁との間にバネ（コイルバネ）７２４を配置している。

ここに、案内軸７２３とガイド孔８１２とにより連結ブロック８１０の並進を許容する並進許容機構部が構成されている。

なお、案内軸を連結ブロック８１０に設け、ガイド孔を支持環部７２０に設けるようにして並進許容機構部を構成することとしてもよい。

拘束手段５００が電動内径測定器２００をホールドするにあたっては、第一実施形態と同様に、挟持片５１０で電動内径測定器２００そのものを挟み込んで直接的に拘束してもよいが、例えば、連結ブロック８１０を拘束することによって間接的に電動内径測定器２００をホールドしてもよい。

このような第四実施形態のフローティング継手部８００によっても支持フレーム部３００に対して電動内径測定器２００が並進および回転することを許容できる。すなわち、仮に電動内径測定器２００と測定対象である穴とに軸ずれ（傾斜および位置ずれ）があった場合でも、フローティング継手部８００の回転および並進の許容によって電動内径測定器２００が自律的に自己の位置および姿勢を自律調整することを許容することができる。

第一実施形態のフローティング継手部４００に比較して、第四実施形態のフローティング継手部８００では、連結ブロック８１０が回転と並進とを兼ねるブロックとなっており、構成要素が少ない。
第四実施形態のフローティング継手部８００を電動内径測定器２００に付設したとしても全体のサイズアップを抑制することができる。例えば、第四実施形態のフローティング継手部８００はサイズが小型であるから、電動内径測定器２００のさらに上方に第四実施形態のフローティング継手部８００が配置されたとしても、電動内径測定ユニット１２０全体の大きさの増大が抑制されるし、重心の変動にも極端に影響しない。そこで、フローティング継手部を電動内径測定器２００の側方に配置するのではなく、フローティング継手部８００を電動内径測定器２００の上方に配設することにより、第四実施形態の自動内径測定装置１００は、深い穴の底面近くの内径を測定するような深穴用の自動内径測定に好適なものとなる。

（第五実施形態）
第五実施形態を説明する。
第五実施形態の基本的な構成は第一実施形態と同様であるが、フローティング継手部（フローティング継手機構部）９００の構造に特徴を有する。
図２８は、第五実施形態において、電動内径測定ユニット１２０の斜視図である。
図２９は、第五実施形態において、電動内径測定ユニット１２０の上面図（平面図）である。

第五実施形態においては、電動内径測定器２００は、その軸線（筒軸あるいはロッド２３０軸）が鉛直方向になる姿勢でフローティング継手部９００を介して支持フレーム部３００に支持されている。
第五実施形態のフローティング継手部９００の構造を説明する。

フローティング継手部９００は、第一浮動連結体９１０と、第二浮動連結体９２０と、第三浮動連結体９３０と、を備える。

第一浮動連結体９１０は、カップ状であって、第一浮動連結カップ９１０と称する。カップ状の内側に電動内径測定器２００を受け入れており、第一浮動連結カップ９１０と電動内径測定器２００とは固定的に連結されている。第一浮動連結カップ９１０の底面から電動内径測定器２００の下筒ケース部２１４およびヘッド筒部２１５に相当する測定ヘッド部２２０が下方向に突き出ている。また、第一浮動連結カップ９１０は、前後方向（Ｙ軸）の両側に突き出るように設けられた第一連結軸９１１を有する。

第二浮動連結体９２０は、リング状の部材であって、第二浮動連結リング９２０と称する。第二浮動連結リング９２０は、電動内径測定器２００の軸線に直交する方向で第一浮動連結カップ９１０の周囲を環囲するように設けられている。そして、第二浮動連結リング９２０は、まず、前後方向（Ｙ軸方向）に設けられた孔を有する。この孔は、第一浮動連結カップ９１０の第一連結軸９１１を軸受けする孔であるから、第一連結孔９２１と称することにする。第一連結孔９２１は、第一連結軸９１１が軸回りに回転することと、第一連結軸９１１が軸方向にスライドすることを許容している。すなわち、電動内径測定器２００および第一浮動連結カップ９１０は、第二浮動連結リング９２０に対して、前後方向（Ｙ軸方向）に並進でき、かつ、Ｙ軸回りに回転することができる。

また、第二浮動連結リング９２０には、左右方向（Ｘ軸）の両側に突き出るように第二連結軸９２２が設けられている。

第三浮動連結体９３０は、第二浮動連結ブロック８１０の並進および回転を許容するように第二浮動連結リング９２０を支持する水平方向に平行な板体の部材であり、第三浮動連結板９３０と称する。第三浮動連結板９３０は、水平方向で電動内径測定器２００を受け入れるようにコ字状に窪んだ（凹んだ）湾部９３１を有する。湾部９３１の両サイドを構成する腕部の先端において、左右方向（Ｘ軸）にあけられた孔を有する。

この孔は、第二浮動連結カップの第二連結軸９２２を軸受けする孔であるから、第二連結孔９３２と称することにする。
第二連結孔９３２は、第二連結軸９２２が軸回りに回転することと、第二連結軸９２２が軸方向にスライドすることを許容している。すなわち、電動内径測定器２００、第一浮動連結カップ９１０および第二浮動連結リング９２０は、第三浮動連結板９３０に対して、左右方向（Ｘ軸方向）に並進でき、かつ、Ｘ軸回りに回転することができる。

第三浮動連結板９３０は、支持フレーム部３００の支持台座部７１０に連結されている。

なお、第一連結軸９１１を仮想的に延長した第一仮想直線と、第二連結軸９２２を仮想的に延長した第二仮想直線と、を考えたとき、第一仮想直線と第二仮想直線との交点は電動内径測定器２００の重心にほぼ一致していることが好ましい。

このような第四実施形態のフローティング継手部９００によっても支持フレーム部３００に対して電動内径測定器２００が並進および回転することを許容できる。すなわち、仮に電動内径測定器２００と測定対象である穴とに軸ずれ（傾斜および位置ずれ）があった場合でも、フローティング継手部９００の回転および並進の許容によって電動内径測定器２００が自律的に自己の位置および姿勢を自律調整することを許容することができる。
図３０は、第一浮動連結カップ９１０がＸ軸回りに回転した状態を例示した図である。
図３１は、第一浮動連結カップ９１０が水平面内で並進した状態を例示した図である。
なお、図が見やすいように、図３０、図３１においては、電動内径測定器２００の図示は省略した。

第五実施形態のフローティング継手部９００の構造であれば、回転軸および並進軸の位置を電動内径測定器２００の重心に合わせやすい。これにより、電動内径測定器２００の姿勢が安定しやすい。

上記に説明のように、本発明によれば、従来手動操作していた内径測定が自動化され、内径測定の全自動化が可能となる。加工工場などに穴径の自動インライン測定を導入することができるようになり、大幅な生産効率の向上が期待できる。

（第六実施形態）
第六実施形態を説明する。
図３２は、第六実施形態の全体的外観を示す側面図である。
図３３は、第六実施形態において、フローティング継手部の断面拡大図である。
第六実施形態の基本的な構成は第一実施形態と同様であるが、第六実施形態では、フローティング継手部４００を電動内径測定器２００の上方に配置している。すなわち、電動内径測定器２００は、支持フレーム部３００からフローティング継手部４００を介して吊り下げられたように支持されている。電動内径測定器２００のほぼ全体が支持フレーム部３００よりも下にあって、支持フレーム部３００から吊り下げ支持されている他は、ほぼ第一実施形態の構成と同様である。第六実施形態（図３２、図３３）において、第一実施形態と対応する要素に同じ符号を付した。

図３２、図３３において、電動内径測定器２００を吊り下げる吊下棒４３０が電動内径測定器２００の上方に向けて延在している。吊下棒４３０は、電動内径測定器２００の中心軸線上にあり、吊下棒４３０と電動内径測定器２００とは固定的に連結されている。（吊下棒４３０を含めて電動内径測定器（電動内径測定部）２００と解釈されたい。）吊下棒４３０は、支持台座部３２０の第一挿通孔３２１を通り、そして、吊下棒４３０の上端寄りに第一バネ受け４１１が連結されている。第一バネ受け４１１と支持台座部３２０との間にフローティング継手部４００が構成されている。すなわち、フローティング継手部４００の構成を概略列挙すると、支持台座部３２０にボールローラ４２３を設け、ボールローラ４２３で並進するように水平プレート（並進体）４２１を設ける。水平プレート（並進体）４２１の第二挿通孔４２２に第二バネ受け４１３を設け、第一バネ受け４１１と第二バネ受け４１３との間にコイルバネ４１２を配置する。

このような構成および配置の第六実施形態によっても第一実施形態と同様に、フローティング継手部４００の作用による電動内径測定器２００の位置および姿勢の自律的調整動作が可能となる。加えて、第六実施形態によれば、フローティング継手部４００が電動内径測定器２００の上方にあるので、例えば、深い穴の底面近くの内径を測定するような深穴用の自動内径測定に好適なものとなる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
上記実施形態の説明において、ロッド２３０を駆動するにあたっては、回転によるネジ送りの他、ロッド２３０を直動式に引き上げ引き下げしてもよい。
上記実施形態では、移動手段として多関節ロボットアーム部を例示したが、大がかりな装置でなくとも、例えば上下方向の昇降機構がついた一次元駆動装置であってもよい。例えば、一次元駆動装置は、コラムと、コラムに沿ってスライドするスライダと、スライダを駆動させるモータと、モータとスライダとを繋ぐ動力伝達機構（ボールネジやベルト・プーリなど）と、を有するものが例として挙げられる。

上記実施形態では、内径測定部の先端の構造として、いわゆるホールテスト（ボアマチック（登録商標））を例示したが、ロッド２３０に連動して測定子２５０が進退して内壁に当接する構成の内径測定器であればよい。例えば、シリンダーゲージのヘッド部であれば、一つの進退する測定子２５０を有するとともに、求心のため、測定子２５０と同軸上で反対向きのアンビルと、直交方向の両側にガイドヘッドと、を有する。

上記実施形態では、測定器（測定部）として内径測定器（内径測定部）を例に説明したが、内径測定器（内径測定部）に代えて、接触式でワーク（測定対象）の寸法（内側寸法、外側寸法）を測定する測定器（測定部）としてもよい。
固定要素に対して可動要素（測定子、測定ジョー、スピンドルなど呼称は種々有り得る）が変位可能に設けられていて、ワークに測定子を接触させる、あるいは、ワークを測定子で挟むようにしてワーク寸法を測定する測定器（測定部）であれば上記実施形態に適用し得る。所定測定圧で測定子がワークに当接するとき、あるいは、所定測定圧で測定子がワークを挟み込むときにワークから測定子に掛かる反力を利用してフローティング継手部（フローティング継手機構部）によって測定器（測定部）が位置あるいは姿勢を自律的に調整し得る。（したがって、並進許容機構部が支持対象物（測定器）の並進を許容する方向というのは、測定子がワークに当たる方向とほぼ平行（あるいは、ワークから測定器に掛かる反力の方向にほぼ平行）と考えてよい。）測定器（測定部）としては、ノギス、マイクロメータヘッド、マイクロメータ、デジタルダイヤルゲージ（インジケータ）、テストインジケータ（てこ式ダイヤルゲージ）などの測定器（測定部）が例として挙げられる。

第一実施形態、第四実施形態、第五実施形態において、それぞれ異なるタイプのフローティング継手部４００、８００、９００を説明した。これらはそれぞれ単独で使用されてもよいし、複数を組み合わせて使用されてもよい。
例えば、第一実施形態のフローティング継手部４００を電動内径測定器２００の側方に設け、これと同時に、第四実施形態のフローティング継手部８００を電動内径測定器２００の上方に設けるようにしてもよい。
同様に、例えば、第五実施形態のフローティング継手部９００を電動内径測定器２００の側方に設け、これと同時に、第四実施形態のフローティング継手部８００を電動内径測定器２００の上方に設けるようにしてもよい。
内径測定器というのは長さがあるので、柔軟性のある継手で支えようとすると、フラフラと揺れたり、大きく傾いたり、前後左右にスライドしたりすることになってなかなか安定しない。
その一方、継手の剛性を強くしてしまうと、弱い測定圧だけでは自律的な位置姿勢調整はできなくなり、高度なフィードバック制御等を導入する必要性がでてくるが、これでは高価なシステムを導入しなければならなくなるし、位置姿勢調整の時間も長くかかるようになってくる。そこで、内径測定器の側方と上方の二箇所で適切なフローティング継手部で連結支持することで、継手の柔軟性は保ちつつ、安定性も両立させることができると期待できる。

上記実施形態では、電動内径測定器は縦向きの姿勢をほぼ保ちながら穴の上から穴に差し入れられる場合を想定したが、電動内径測定器は、縦向き姿勢の他、横向き姿勢で使用されてもよいし、上下逆の縦姿勢で、ワークの下から上方に向けて、測定対象（測定対象穴）にアプローチしてもよい。

１００ 自動内径測定装置
１１０ 測定装置本体部
１２０ 電動内径測定ユニット
２００ 電動内径測定器
２１０ 筒ケース部
２１１ 上筒ケース部
２１２ 雌ネジ
２１３ 中間筒ケース部
２１４ 下筒ケース部
２１５ ヘッド筒部
２１６ 板バネ
２２０ 測定ヘッド部
２３０ ロッド
２３１ 上段ロッド
２３２ 送りネジ
２３３ 下段ロッド
２４０ シンブル部
２４１ シンブルスリーブ
２４２ ラチェットスリーブ
２４３ コイルバネ（負荷規制弾性体）
２５０ 測定子
２５１ テーパ面
２５２ 丸軸チップ
２６０ 変位検出部
２６１ ロータ
２６２ ステータ
２７０ 外ケース部
２７１ 外ケース本体部
２７２ 外ケース上部パート
２３３ 表示ユニット部
２３４ 表示部
２８０ 電動駆動部
３００ 支持フレーム部
３１０ 支持支柱部
３２０ 支持台座部
３２１ 第一挿通孔

４００ フローティング継手部（フローティング継手機構部）
４１０ 回転許容機構部
４１１ 第一バネ受け
４１２ コイルバネ
４１３ 第二バネ受け
４１４ リング孔
４２０ 並進許容機構部
４２１ 水平プレート
４２２ 第二挿通孔
４２３ ボールローラ
４３０ 吊下棒

５００ 拘束手段
５１０ 挟持片
６００ 衝突検知部
６０１ 固定板
６０２ 取付板
６１０ リニアガイド
６１１ 溝枠体
６１２ スライド体
６２０ コイルバネ
６３０ 接点センサ
６３１ 接触検知ブロック
６３２ ボールプランジャ
１３２ 力覚センサ部
１３０ 多関節ロボットアーム部（ロボットアーム部）
１３１ ハンド部
１４０ 制御ユニット部
１５０ 測定動作制御部
１５１ 拘束制御部
１５２ 駆動制御部
１５３ 測定値取得部
１６０ ロボットアーム駆動制御部
１７０ 中央制御部

７１０ 支持台座部
７２０ 支持環部
７２１ 梁
７２２ 凹部
７２３ 案内軸
７２４ バネ（コイルバネ）

８００ フローティング継手部（フローティング継手機構部）
８１０ 連結ブロック
８１１ 吊下棒
８１２ ガイド孔
８２０ 球体

９００ フローティング継手部（フローティング継手機構部）
９１０ 第一浮動連結カップ（第一浮動連結体）
９１１ 第一連結軸
９２０ 第二浮動連結リング（第二浮動連結体）
９２１ 第一連結孔
９２２ 第二連結軸
９３０ 第三浮動連結板（第三浮動連結体）
９３１ 湾部
９３２ 第二連結孔

Claims (13)

1. 筒ケース部の筒軸に直交する方向に進退する測定子を有し、測定対象である穴の内部に挿入された状態で前記穴の内壁に前記測定子を当接させて穴の内径を測定する内径測定部と、
   前記内径測定部を支持する支持フレーム部と、
   前記支持フレーム部と前記内径測定部との間に介装されて、前記支持フレーム部に対する前記内径測定部の相対的な並進および回転を許容するフローティング継手部と、を備え、
   前記フローティング継手部は、
   前記内径測定部が前記支持フレーム部に対して回転することを許容する回転許容機構部と、
   前記内径測定部が前記支持フレーム部に対して並進する変位を許容する並進許容機構部と、を有し、
   前記回転許容機構部は、前記内径測定部が傾斜する向きの変形を許容する可撓体を有し、
   前記並進許容機構部は、前記内径測定部が前記筒ケース部の筒軸に交差する方向に並進することを許容する並進体を有し、
   前記可撓体の一端が前記内径測定部に連結され、
   前記可撓体の他端が前記並進体に連結され、
   前記並進体が前記支持フレーム部に対して並進可能に支持されている
   ことを特徴とする内径測定ユニット。
2. 請求項１に記載の内径測定ユニットにおいて、
   前記支持フレーム部は、支持台座部を有し、前記支持台座部は、前記内径測定部を挿通させる第一挿通孔を有し、
   前記並進体は、前記内径測定部を挿通させる第二挿通孔を有し、
   前記内径測定部は、前記第一挿通孔および前記第二挿通孔に挿通した状態で支持されており、
   前記フローティング継手部は、
   前記並進体と前記支持台座部との間において前記第一挿通孔および前記第二挿通孔の周囲に設けられ、前記並進体が前記支持台座部に対して並進することを許容するベアリングを有する
   ことを特徴とする内径測定ユニット。
3. 請求項２に記載の内径測定ユニットにおいて、
   前記第一挿通孔の直径は前記第二挿通孔の直径より大きく、
   前記第一挿通孔の直径は、前記内径測定部が並進することを許容できるサイズの径であり、
   前記第二挿通孔の直径は、前記内径測定部の傾斜を許容できるサイズの径である
   ことを特徴とする内径測定ユニット。
4. 請求項１または請求項２に記載の内径測定ユニットにおいて、
   前記可撓体は、前記内径測定部と前記並進体との間において、前記内径測定部の周囲を囲むように配設された弾性体である
   ことを特徴とする内径測定ユニット。
5. 請求項４に記載の内径測定ユニットにおいて、
   前記弾性体は、前記内径測定部を囲むように配設されたバネである
   ことを特徴とする内径測定ユニット。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の内径測定ユニットにおいて、
   前記支持台座部の上方に前記並進体が配置され、
   前記可撓体の下端が前記他端として前記並進体に連結され、
   前記可撓体の上端が前記一端として前記内径測定部に連結されている
   ことを特徴とする内径測定ユニット。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の内径測定ユニットにおいて、
   前記可撓体の一端が前記内径測定部に連結される位置は、前記内径測定部の重心に対応している
   ことを特徴とする内径測定ユニット。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の内径測定ユニットにおいて、
   前記測定子を進退させる電動駆動部を備える
   ことを特徴とする内径測定ユニット。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の内径測定ユニットにおいて、
   前記内径測定部を筒軸に交差する方向から挟む拘束手段を備え、
   前記拘束手段は、
   前記内径測定部が測定対象である孔に挿入されていないときは、前記内径測定部を挟んでホールドし、
   前記内径測定部が測定対象である孔に挿入されたとき、前記内径測定部をリリースする
   ことを特徴とする内径測定ユニット。
10. 請求項１から請求項９のいずれかに記載の内径測定ユニットにおいて、
    前記内径測定部は、前記筒軸が鉛直方向のときを基準姿勢として前記フローティング継手部を介して前記支持フレーム部に支持されている
    ことを特徴とする内径測定ユニット。
11. 請求項１から請求項１０のいずれかに記載の内径測定ユニットにおいて、
    前記支持フレーム部は、前記内径測定部を移動させる移動手段に前記内径測定部を連結する
    ことを特徴とする内径測定ユニット。
12. 支持対象物と前記支持対象物を支持する支持フレーム部との間に介装されて、前記支持フレーム部に対する前記支持対象物の相対的な並進および回転を許容するフローティング継手機構部であって、
    前記フローティング継手機構部は、
    前記支持対象物が前記支持フレーム部に対して回転することを許容する回転許容機構部と、
    前記支持対象物が前記支持フレーム部に対して並進する変位を許容する並進許容機構部と、を有し、
    前記回転許容機構部は、前記支持対象物が傾斜する向きの変形を許容する可撓体を有し、
    前記並進許容機構部は、前記支持対象物が並進することを許容する並進体を有し、
    前記可撓体の一端が前記支持対象物に連結され、
    前記可撓体の他端が前記並進体に連結され、
    前記並進体が前記支持フレーム部に対して並進可能に支持されている
    ことを特徴とするフローティング継手機構部。
13. 測定対象物に測定子を当接させて測定対象物の寸法を測定する測定部と、
    前記測定部を支持する支持フレーム部と、
    前記支持フレーム部と前記測定部との間に介装されて、前記支持フレーム部に対する前記測定部の相対的な並進および回転を許容するフローティング継手部と、を備え、
    前記フローティング継手部は、
    前記測定部が前記支持フレーム部に対して回転することを許容する回転許容機構部と、
    前記測定部が前記支持フレーム部に対して並進する変位を許容する並進許容機構部と、を有し、
    前記回転許容機構部は、前記測定部が傾斜する向きの変形を許容する可撓体を有し、
    前記並進許容機構部は、前記測定部が並進することを許容する並進体を有し、
    前記可撓体の一端が前記測定部に連結され、
    前記可撓体の他端が前記並進体に連結され、
    前記並進体が前記支持フレーム部に対して並進可能に支持されている
    ことを特徴とする測定ユニット。

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