JP3268200B2

JP3268200B2 - 管穴内径計測プローブ

Info

Publication number: JP3268200B2
Application number: JP15369096A
Authority: JP
Inventors: 優二内倉; 健一原田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 2002-03-25
Anticipated expiration: 2016-06-14
Also published as: JPH102702A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は管穴内径計測プロー
ブに関し、特に垂直方向や水平方向に延びた管穴内をそ
の長手方向に直進し連続してその内径を計測する場合に
適用して有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、従来のシリンダゲージによる
管穴内径計測の様子を示す説明図である。同図に示すよ
うに、従来は、先端にプローブ部２５を有する手動式の
シリンダゲージ２４を用い、このシリンダゲージ２４の
プローブ部２５を計測対象の管穴２３内に差し込んで管
穴２３の内径計測を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のシリンダゲージによる管穴内径計測では、
次のような不具合があった。

【０００４】（１）手動式のシリンダゲージによって計
測を行うため、多数の管穴の内径を計測する場合には、
多大な計測時間を要する。（２）一般のシリンダゲージでは、奥の深い管穴の深部
の内径を計測することが不可能である。（３）特殊長深用シリンダゲージを製作し、この特殊長
深用シリンダゲージによって奥の深い管穴の内径計測を
行う場合には、計測誤差が発生し易い。

【０００５】従って本発明は上記従来技術に鑑み、管穴
の深浅にかかわらず管穴の内径を精度良く計測すること
ができ、また管穴内径の自動計測を可能にする管穴内径
計測プローブを提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の管穴内径計測プローブの第１の構成は、長手方向の
任意の位置に設けた管穴内径計測手段と、長手方向の複
数箇所に離間して設けると共にそれぞれ周方向に複数の
弾性部を有しこれらの弾性部が管穴内壁面の周方向の複
数箇所に当接してその弾性力によりプローブ本体の軸芯
を管穴の軸芯に一致せしめる軸芯調節手段とを備えてな
るプローブ本体を有する管穴内径計測プローブにおい
て、前記管穴内径計測手段は、両端部が前記管穴の径方
向両側において前記管穴内壁面に当接するコ字状の歪板
と、この歪板に取り付けた歪ゲージとを備えてなるもの
であることを特徴とする。

【０００７】

【０００８】また第２の構成は、第１の構成において、
前記歪板は相互に略直交させた状態で２つ設けると共
に、各々の歪板に歪ゲージを取り付けたことを特徴とす
る。

【０００９】また第３の構成は、第１又は２の構成にお
いて、前記歪板の両端部には小形玉軸受を設けたことを
特徴とする。

【００１０】また第４の構成は、第１、第２又は第３の
構成において、前記プローブ本体の基端部では、一方の
結合部を他方の結合部の内側に遊嵌させると共に、前記
一方の結合部の外周に形成した突部を前記他方の結合部
に形成した穴に遊嵌させ、又は前記他方の結合部の内周
に形成した突部を前記一方の結合部に形成した穴に遊嵌
させて、前記一方の結合部と前記他方の結合部とを結合
したことを特徴とする。

【００１１】従って上記第１の構成の管穴内径計測プロ
ーブによれば、プローブ本体を計測対象の管穴に挿入す
ると、軸芯調節手段の弾性力によって当該管穴の軸芯と
プローブ本体の軸芯とが一致する。このため、当該管穴
の深浅にかかわらず、管穴内径計測手段によって当該管
穴の内径を精度良く計測することができる。また、歪板
と歪ゲージとを備えて管穴内径計測手段を構成すること
により、構成が簡易であると共に、管穴の内径に応じた
機械的微少変化を電気信号として検出することができ
る。即ち、プローブ本体を計測対象の管穴に挿入する
と、この管穴の内壁面に両端部が押圧されることによっ
て歪板が歪み、これに伴って歪ゲージも歪む。このため
歪板の歪み量に応じて歪ゲージの電気抵抗が変化する。
従って、この歪ゲージを所定の電気回路に接続すること
により前記歪み量（即ち管穴内径）に応じた電気信号が
得られる。

【００１２】

【００１３】また、上記第２の構成の管穴内径計測プロ
ーブによれば、２つの歪板を相互に略直交させた状態で
設け、各歪板に歪ゲージを取り付けたことにより、略直
交する２方向の管穴内径を同時に計測することができ
る。

【００１４】また、上記第３の構成の管穴内径計測プロ
ーブによれば、歪板の両端部に小形玉軸受を設けたこと
により、プローブ本体を管穴内にスムーズに挿入するこ
とができる。

【００１５】また、上記第４の構成の管穴内径計測プロ
ーブによれば、プローブ本体の基端部では、一方の結合
部を他方の結合部の内側に遊嵌させると共にそれぞれに
形成した突部と穴とを遊嵌させて一方の結合部と他方の
結合部とを結合しているため、プローブ本体は、任意の
方向に回動可能である。従って、前記結合部を介して結
合されたガイド金物等が振れても、この影響が同結合部
において吸収されるためプローブ本体側へは及ばない。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基ずき詳細に説明する。

【００１７】図１は本発明の実施の形態に係る管穴内径
計測プローブのプローブ本体を一部破断して示す側面
図、図２（ａ）は前記プローブ本体のフロントスタビラ
イザ部の構成を示す正面図、図２（ｂ）は前記プローブ
本体のフロントスタビライザ部の構成を示す上半分破断
の側面図、図３（ａ）は前記プローブ本体のテンショナ
ー部及びスプリングプランジャー部の構成を示す横断面
図、図３（ｂ）は前記プローブ本体のテンショナー部及
びスプリングプランジャー部の構成を示す側面図、図４
は前記プローブ本体の歪板の構成を示す側面図、図５は
前記プローブ本体の歪板部の構成を示す斜視図、図６は
前記プローブ本体の歪板サポート及び歪板ホルダの分解
斜視図、図７（ａ）は前記プローブ本体のリアサポート
とプラグホルダとの結合部の構成を示す縦断面図、図７
（ｂ）は前記プローブ本体のリアサポートとプラグホル
ダとの結合部の回動時の状態を示す縦断面図、図８は前
記プローブ本体の軸芯がずれたときのイメージを示す説
明図、図９は計測誤差の説明図である。

【００１８】図１に示すように、管穴内径計測プローブ
３０はプローブ本体３１を有しており、このプローブ本
体３１の長手方向の４箇所には、軸芯調節手段として、
フロントスタビライザ２、フロントスタビライザ４、テ
ンショナー１０及びスプリングプランジャー１３が各々
離間して設けられている。これらは何れも周方向に複数
の弾性部を有しその弾性力によってプローブ本体３１の
軸芯を管穴の軸芯に一致させるものである。

【００１９】詳述すると、図１及び図２に示すように、
フロントスタビライザ２，３は、何れも弾性素材（ナイ
ロン６６等）からなる円錐台状の部材であると共に、そ
れぞれ周方向に複数の切れ目２ａ，４ａがあって複数の
弾性部２ｂ，４ｂに分割されている。一方のフロントス
タビライザ２は、フロントサポート３の断部３ａと、こ
のフロントサポート３の一端側に螺合している円錐状の
ナット１の端面１ａとに挟持されており、他方のフロン
トスタビライザ４は、フロントサポート３の断部３ｂ
と、このフロントサポート３の他端側に螺合している歪
板ホルダ５の端面５ａとに挟持さている。

【００２０】そして、フロントスタビライザ２，３の断
性部２ｂ，４ｂは、何れも図２（ｂ）中に矢印で示すよ
うにプローブ本体３１の軸芯と直角な方向に弾性力を有
しており、プローブ本体３１を管穴内に挿入したとき、
この管穴の内壁面に当接し、前記弾性力によって管穴の
軸芯とプローブ本体３１の軸芯とを一致させるよう作用
する。

【００２１】図１及び図３に示すように、テンショナー
１０は、弾性素材（ナイロン６６等）からなるヘ字状の
部材であって、周方向の４箇所に配置され、一端側がね
じ３２によって歪板ホルダ１１に固定されており、図３
（ｂ）中に矢印で示すようにプローブ本体３１の軸芯と
直角な方向に弾性力を有している。また、スプリングプ
ランジャー１３は、球状部材１３ａと、この球状部材１
３ａに結合されたばね１３ｂとからなるものであって、
周方向の４箇所に配設されており、図３（ｂ）中に矢印
で示すようにプローブ本体３１の軸芯と直角な方向に弾
性力を有している。しかも、図３（ａ）に示すように、
テンショナー１０とスプリングプランジャー１３とは、
周方向に交互に配置されている。

【００２２】従って、プローブ本体３１を管穴内に挿入
したとき、テンショナー１０とスプリングプランジャー
１３（球状部材１３ａ）は、周方向の８箇所において管
穴の内壁面に各々当接し、これらの弾性力によって管穴
の軸芯とプローブ本体３１の軸芯とを一致させるよう作
用する。

【００２３】また、図１に示すように、プローブ本体３
１の中央部には、歪板６Ａ，６Ｂが互いに向かい合うよ
うにして設けられている。

【００２４】図４（ａ）、（ｂ）に示すように、歪板６
Ａ，６Ｂは、何れもコ字状の部材である。そして、歪板
６Ａ，６Ｂの中央部には、この歪板６Ａ，６Ｂの歪みを
検出する歪ゲージ１９Ａ，１９Ｂが取り付けられると共
にコーティング２０Ａ，２０Ｂが施されており、歪板６
Ａ，６Ｂの両端部には、ピン２１Ａ，２１Ｂを介して小
形玉軸受９Ａ，９Ｂが回転可能に設けられている。な
お、図４中の１８Ａ，１８Ｂは、歪ゲージ１９Ａ，１９
Ｂに接続された歪信号伝送用ケーブルである。

【００２５】図５に示すように、歪板６Ａ，６Ｂは、歪
板ホルダ５と歪板サポート７Ａ，７Ｂと歪板サポート８
と歪板ホルダ１１とによって、互いに直交するよう支持
されている。

【００２６】即ち、図６に示すように、歪板サポート７
Ａ，７Ｂと歪板サポート８Ａ，８Ｂとはねじ３４によっ
て結合され、歪板サポート８Ａ，８Ｂと歪板ホルダ１１
とはねじ３５によって結合され、また歪板サポート７
Ａ，７Ｂと歪板ホルダ５とは図示しないねじによって結
合されており、そして、図５に示すように、一方の歪板
６Ａは、基端側が歪板ホルダ５の切欠き部５ｂに保持さ
れ、先端側が歪板サポート７Ａと７Ｂとの間に挟まれて
おり、他方の歪板６Ｂは、基端側が歪板ホルダ１１の切
欠き部１１ａに保持され、先端側が歪板サポート８Ａと
８Ｂとの間に挟まれている。

【００２７】従って、プローブ本体３１を管穴内に挿入
したとき、一方の歪板６Ａに設けた小形玉軸受９Ａは、
径方向両側において管穴内壁面に当接し、他方の歪板６
Ｂに設けた小形玉軸受９Ｂは、前記径方向と直交する他
の径方向両側において管穴内壁面に当接する。

【００２８】また、図５に示すように、ピン２１Ａ，２
１Ｂは、歪板サポート７Ａ，７Ｂの周方向に形成された
溝７ａに各々嵌入されており、このため径方向には摺動
可能である一方、前後方向（図中左右方向）への移動が
規制されている。このことによって、小形玉軸受９Ａ，
９Ｂの前後方向への移動を規制し、小形玉軸受９Ａ，９
Ｂが前後方向へ移動することによる計測誤差の発生を抑
えている。

【００２９】また、図１に示すように、プローブ本体３
１の基端部では、プラグホルダ１４に内蔵固定された図
示しないコネクタのオスと、ホルダ１６に内蔵固定され
た図示しないコネクタのメスとが着脱可能に接続されて
おり、このことによって、歪ゲージ１９Ａ，１９Ｂに接
続さた歪信号伝送用ケーブル１８Ａ，１８Ｂと、図示し
ない計測装置（電気回路）に接続された歪信号伝送用ケ
ーブル１８とが電気的に接続されている。そして、ホル
ダ１６は長尺のガイド金物１７の端部にねじ３６で固定
されており、このホルダ１６とリアナット１５とを螺合
させることによって、前記コネクタのオスとメスとが外
れないよう保持すると共に、ガイド金物１７をプローブ
本体３１の基端部に結合している。

【００３０】また、プローブ本体３１の基端部におい
て、リアサポート１２とプラグホルダ１４とは、図７に
示す如く結合されている。即ち、リアサポート１２の端
部１２ａをプラグホルダ１４の端部１４ａの内側に遊嵌
させると共に、リアサポート１２の端部１２ａの外周の
４箇所に螺合させたねじ２２の頭部（即ち突部）を、プ
ラグホルダ１４の端部１４ａの周方向４箇所に形成した
穴１４ｂに各々遊嵌させて、リアサポート１２とプラグ
ホルダ１４とを結合している。従って、図７（ｂ）に示
すように、プローブ本体３１は、角度θの範囲で任意の
方向に回動可能である。なお、リアサポート１２と歪板
ホルダ１１とは、ねじ３３によって結合されている。

【００３１】従って、上記構成の管穴内径計測プローブ
によれば、プローブ本体３１を計測対象の管穴に挿入し
たとき、プローブ本体３１に設けたフロントスタビライ
ザ２，４、テンショナー１０及びスプリングプランジャ
ー１３の作用によって、プローブ本体３１の軸芯と当該
管穴の軸芯とが一致する。

【００３２】例えば、図８に示すように、プローブ本体
３１が管穴内において上方に傾斜すると、先端側のフロ
ントスタビライザ２，４では、上側の弾性力が大及び中
となり、下側の弾性力が小となる。一方、基端側のテン
ショナー１０及びスプリングプランジャー１３では、下
側の弾性力が大及び中となり、上側の弾性力が小とな
る。従って、これらの弾性力により、プローブ本体３１
の先端側が下がり基端側が上がるため、プローブ本体３
１の軸芯と管穴の軸芯とが一致する。

【００３３】そして、このようにプローブ本体３１の軸
芯と管穴の軸芯とが一致した状態の下で、歪板６Ａ，６
Ｂと歪ゲージ１９Ａ，１９Ｂとにより、管穴の内径が計
測される。即ち、歪板６Ａ，６Ｂの小形玉軸受９Ａ，９
Ｂが管穴の内壁面に当接することにより、この管穴の内
径に応じた量だけ歪板６Ａ、６Ｂが歪む。これに伴って
歪ゲージ１９Ａ，１９Ｂも歪みその電気抵抗が変化す
る。従って、これらの歪ゲージ１９Ａ，１９Ｂを、歪信
号伝送用ケーブル１８Ａ，１８Ｂ、１８を介して、前記
計測装置（電気回路）に接続することにより、歪板６
Ａ、６Ｂの歪み量（即ち管穴内径）に応じた電気信号が
得られる。

【００３４】以上のことから、プローブ本体３１の求心
性を高めてその傾きや偏心をなくし、精度の良い計測を
行うことができる。例えば図９に示すように、プローブ
本体３１が傾斜（傾斜角α）していると、実際の管穴内
径を１とした場合、計測される管穴内径は１／ｃｏｓα
となり、計測誤差を生じるが、プローブ本体３１が傾斜
していなければ（α＝０）、計測される管穴内径は１と
なり、精度良く計測することができる。しかも、長尺の
ガイド金物１７を結合したことによりプローブ本体３１
を管穴の奥深くまで挿入して連続的に計測を行うことが
できるが、このときにもフロントスタビライザ２，４等
によってプローブ本体３１の傾きや偏心が抑えられ、精
度良く計測を行うことができる。つまり、管穴の深浅に
かかわらず、精度良く管穴の内径を計測することができ
る。

【００３５】しかも、管穴の内径に応じた電気信号が得
られるため、管穴内径の自動計測が可能となり、計測に
要する時間を大幅に削減することができる。

【００３６】また、２つの歪板６Ａ，６Ｂを直交させた
状態で設け、各歪板６Ａ，６Ｂに歪ゲージ１９Ａ，１９
Ｂを設けたことにより、直交する２方向（例えば水平方
向と垂直方向）の管穴内径を同時に計測することができ
る。そして、プローブ本体３１が何らかの原因によって
傾いている場合や、歪ゲージ等の不具合により一方の計
測信号に異常がある場合には、両計測信号の値に差が生
じる。従って、両計測信号を比較することによって、前
記傾きや前記不具合が生じていると判断することがで
き、管穴内径計測の信頼性をより高めることができる。

【００３７】また、プローブ本体３１の基端部では、リ
アサポート１２の端部１２ａをプラグホルダ１４の端部
１４ａの内側に遊嵌させると共にそれぞれに形成した突
部（ねじ２２の頭部）と穴１４ｂとを遊嵌させることに
よってリアサポート１２とプラグホルダ１４とを結合し
ており、このことによってプローブ本体３１が任意の方
向に回動可能であるため、ガイド金物１７側が振れて
も、この影響がリアサポート１２とプラグホルダ１４の
結合部において吸収されるためプローブ本体３１側へは
及ばない。このため、計測の不安定さを抑制し、より精
度良く計測を行うことができ、また、プローブ本体３１
にかかる応力を吸収してプローブ本体３１の損傷を防ぐ
ことができる。

【００３８】なお、リアサポート１２とプラグホルダ１
４との結合部は上記のような構成に限定するものではな
い。即ち、上記とは逆に、プラグホルダ１４の端部１４
ａをリアサポート１２の端部１２ａの内側に遊嵌させて
もよく、また、外側の内周に突部を形成し、内側に穴を
形成して、これらの突部と穴とを遊嵌させるようにして
もよい。

【００３９】また、歪板６Ａ，６Ｂの両端部に小形玉軸
受９Ａ，９Ｂを設けたことにより、プローブ本体３１を
管穴内へスムーズに挿入することができ、計測を安定さ
せることができる。

【００４０】また、先端のナット１を円錐状にしたた
め、プローブ本体３１を管穴内に容易に挿入することが
できる。

【００４１】

【発明の効果】以上発明の実施の形態と共に具体的に説
明したように、本発明の管穴内径計測プローブによれ
ば、軸芯調節手段を備えたことにより、プローブ本体の
求心性を高めてその傾きや偏心をなくし、精度の良い管
穴内径計測を行うことができる。かかる効果は、管穴の
深浅にかかわらず得られる。

【００４２】また、管穴内径計測手段を歪板と歪ゲージ
とを備えて構成することにより、構成が簡易であると共
に、管穴の内径に応じた電気信号が得られるため、管穴
内径の自動計測が可能となり、計測に要する時間を大幅
に削減することができる。

【００４３】また、２つの歪板を相互に略直交させた状
態で設け各歪板に歪ゲージを取り付けたことにより、略
直交する２方向の管穴内径を同時に計測することができ
る。従って、両計測信号を比較することにより、管穴内
径計測の信頼性をより高めることができる。

【００４４】また、歪板の両端部に小形玉軸受を設ける
ことにより、プローブ本体を管穴内へスムーズに挿入す
ることができ、管穴内径計測を安定させることができ
る。

【００４５】また、プローブ本体の基端部において、一
方の結合部を他方の結合部の内側に遊嵌させると共にそ
れぞれに形成した突部と穴とを遊嵌させて一方の結合部
と他方の結合部とを結合したことにより、この結合部を
介して結合されたガイド金物等が振れても、この影響が
同結合部で吸収されるためプローブ本体側へは及ばな
い。このため、計測の不安定さを抑制し、より精度良く
管穴内径計測を行うことができ、また、プローブ本体に
かかる応力を吸収してプローブ本体の損傷を防ぐことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る管穴内径計測プロー
ブのプローブ本体を一部破断して示す側面図である。

【図２】（ａ）は前記プローブ本体のフロントスタビラ
イザ部の構成を示す正面図、（ｂ）は前記プローブ本体
のフロントスタビライザ部の構成を示す上半分破断の側
面図である。

【図３】（ａ）は前記プローブ本体のテンショナー部及
びスプリングプランジャー部の構成を示す横断面図、
（ｂ）は前記プローブ本体のテンショナー部及びスプリ
ングプランジャー部の構成を示す側面図である。

【図４】前記プローブ本体の歪板の構成を示す側面図で
ある。

【図５】前記プローブ本体の歪板部の構成を示す斜視図
である。

【図６】前記プローブ本体の歪板サポート及び歪板ホル
ダの分解斜視図である。

【図７】（ａ）は前記プローブ本体のリアサポートとプ
ラグホルダとの結合部の構成を示す縦断面図、（ｂ）は
前記プローブ本体のリアサポートとプラグホルダとの結
合部の回動時の状態を示す縦断面図である。

【図８】前記プローブ本体の軸芯がずれたときのイメー
ジを示す説明図である。

【図９】計測誤差の説明図である。

【図１０】従来のシリンダゲージによる管穴内径計測の
様子を示す説明図である。

【符号の説明】

１ナット１ａ端面２，４フロントスタビライザ２ａ，４ａ切れ目２ｂ，４ｂ弾性部３フロントサポート３ａ，３ｂ断部５，１１歪板ホルダ５ａ端部５ｂ，１１ａ切欠き部６Ａ，６Ｂ歪板７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂ歪板サポート７ａ溝９Ａ，９Ｂ小形玉軸受１０テンショナー１２リアサポート１２ａ端部１３スプリングプランジャー１３ａ球状部材１３ｂばね１４プラグホルダ１４ａ端部１４ｂ穴１５リアナット１６ホルダ１７ガイド金物１８Ａ，１８Ｂ，１８歪信号伝送用ケーブル１９Ａ，１９Ｂ歪ゲージ２０Ａ，２０Ｂコーティング２１Ａ，２１Ｂピン２２，３２，３３，３４，３５，３６ねじ３０管穴内径計測プローブ３１プローブ本体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 5/12 G01B 21/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】長手方向の任意の位置に設けた管穴内径
計測手段と、長手方向の複数箇所に離間して設けると共
にそれぞれ周方向に複数の弾性部を有しこれらの弾性部
が管穴内壁面の周方向の複数箇所に当接してその弾性力
によりプローブ本体の軸芯を管穴の軸芯に一致せしめる
軸芯調節手段とを備えてなるプローブ本体を有する管穴
内径計測プローブにおいて、前記管穴内径計測手段は、両端部が前記管穴の径方向両
側において前記管穴内壁面に当接するコ字状の歪板と、
この歪板に取り付けた歪ゲージとを備えてなるものであ
ることを特徴とする管穴内径計測プローブ。
【請求項２】請求項１に記載する管穴内径計測プロー
ブにおいて、前記歪板は相互に略直交させた状態で２つ設けると共
に、各々の歪板に歪ゲージを取り付けたことを特徴とす
る管穴内径計測プローブ。
【請求項３】請求項１又は２に記載する管穴内径計測
プローブにおいて、前記歪板の両端部には小形玉軸受を設けたことを特徴と
する管穴内径計測プローブ。
【請求項４】請求項１、２又は３に記載する管穴内径
計測プローブにおいて、前記プローブ本体の基端部では、一方の結合部を他方の
結合部の内側に遊嵌させると共に、前記一方の結合部の
外周に形成した突部を前記他方の結合部に形成した穴に
遊嵌させ、又は前記他方の結合部の内周に形成した突部
を前記一方の結合部に形成した穴に遊嵌させて、前記一
方の結合部と前記他方の結合部とを結合したことを特徴
とする管穴内径計測プローブ。