JP3318055B2

JP3318055B2 - 内径測定装置

Info

Publication number: JP3318055B2
Application number: JP16194693A
Authority: JP
Inventors: ルネ、ル、マレ; フィリップ、グロッソ; ガブリエル、ペラン
Original assignee: France Telecom SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 1992-07-03
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 2002-08-26
Anticipated expiration: 2017-08-26
Also published as: DE69302230T2; DE69302230D1; FR2693267B1; FR2693267A1; EP0577514B1; JPH06273122A; EP0577514A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は長手に延びた本体の内径
測定装置に係り、特に軸線Ｄ1 と内径を有する長手の円
筒状の包被に沿って挿入されて変位し内径を測定する内
径測定装置に関する。本発明の有利な適用は光ファイバ
の製造分野にあり、本発明の装置は光ファイバのプリフ
ォームを形成するために製造されるシリコンチューブの
全体の長さに沿って内径を高精度に測定するのに用いら
れる。このような製造されたシリコンチューブは一般に
極めて長く、１．５０ｍあるいはそれ以上の長さであ
り、約２０ｍｍの内径を有している。

【０００２】

【従来の技術】従来、内側マイクロメータのフィーラを
備えた内径測定装置が知られており、この装置はブレー
ドを備えており、これらのブレードは測定されるチュー
ブの一方の端部へ挿入されこのチューブに同様に挿入さ
れたスプレッダによって機械的に広げられ、ブレードが
チューブの内壁に接触する。スプレッダはまたチューブ
の外側に載置されたバーニアに機械的に接触してブレー
ドの広がりを読むことが可能であり、この広がりが測定
されるべき内径に対応する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置は次のような欠点を有していた。まず、測定するの
に用いることができる有効なチューブの長さは装置の長
さによって制限されており、装置の長さはブレードをチ
ューブの内壁に接触するようにできるスプレッダのねじ
り容量によって制限されていた。この結果、従来の装置
によっては、例えば光ファイバのプリフォームを形成す
る用いられる非常に長いチューブの内径を測定すること
ができなかった。

【０００４】さらに、バーニアから読まれる内径の値は
あまり正確ではなかった。測定の精度は測定を行う人に
依存する。この結果、マイクロメータのフィーラを用い
て得られる平均精度は５ミクロンのオーダであり、この
精度はある種の応用には十分でない。

【０００５】さらに、フランスの特許文献ＦＲ−Ａ２６
５１３１２は透明で内壁と外壁とが同軸の円筒状のチュ
ーブの内径を測定する技術を開示している。

【０００６】この技術は、チューブを大気中の置き、こ
のチューブの軸線に垂直な断面においてチューブに対し
て平行に変位させられた入射レーザビームによってチュ
ーブを走査し；屈折されることなくチューブから離れる
ような仕方でチューブを通過の際にチューブの内壁の少
なくとも１個の反射部によるビームを検出し、チューブ
の軸線を通過するビームとは別のこのビームは対で生
じ；この２個の対における２個のビームの間の距離を決
定し、チューブの内径および外径を決定する；工程を備
えている。

【０００７】この知られた技術の大きな欠点は、機械に
よってつや消しされたチューブ内径、従って光ビームが
透過でないチューブの内径を測定することに適しないと
いうことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】従来の技術の種々の欠点
を軽減するための、本発明の内径測定装置は、軸線Ｄ1
に沿って延び内径（１１０）を有する円筒状の包被（１
００）に挿入されて、前記内径（１００）を測定するた
めに包被に沿って軸線方向へ変位される内径測定装置で
あって：測定装置（４００）；および前記測定装置と揃
えて配設された読み取りヘッド（２００）；を備え、前
記読み取りヘッド（２００）は：略球状の形状をし磁性
材料でつくられ、前記軸線Ｄ1 に対して半径方向へ可動
な接触部材（３１０、３２０、３３０）；弾性手段（５
００）で駆動された状態で前記測定装置（４００）に対
して前記軸線Ｄ1 に沿って動くのに適したトランスミッ
タ（２１０）であって、前記弾性手段（５００）は前記
トランスミッタ（２１０）と前記測定装置（４００）と
の間に位置し、前記トランスミッタ（２１０）は外側形
状が略円錐である本体を有し、この本体は前記接触部材
を前記包被（１００）の内側壁に接触させておくように
前記接触部材を支持する、トランスミッタ（２１０）；
および前記トランスミッタに対して前記接触部材を支持
して保持するための軸線方向へ分極した剛体の保持手段
（２６０）であって、この保持手段は、前記トランスミ
ッタ（２１０）に関して前記接触部材（３１０、３２
０、３３０）の反対側に位置するとともに前記軸線Ｄ1
に垂直な分極平面の支持表面（２６０ａ）を有して前記
接触部材（３１０、３２０、３３０）の支持表面として
機能する、保持手段（２６０）；を備え、これによって
前記接触部材（３１０、３２０、３３０）の任意の半径
方向の変位が前記測定装置（４００）によって測定され
るトランスミッタ（２１０）の軸線方向の変位を与える
ことを特徴とする。

【０００９】”磁性材料”という言葉はここでは磁石と
接触して磁化される材料を指すように用いられ、この材
料によって構成された部材は磁石によって引きつけられ
る。

【００１０】このようにして、本発明の内径測定装置を
チューブ等の包被の内側で変位させることによって、前
記チューブの内径を全体の長さに渡って高精度に測定す
ることが可能である。装置全体が測定されるチューブの
内側で変位させるときこのチューブの内径が一定のまま
である限り、前記トランスミッタは前記トランスミッタ
の軸線方向の変位を測定するための測定装置から一定の
距離のままにある。前記チューブの径が変化するときは
いつでも、チューブの内側壁に接触した接触部材は半径
方向へ軸線Ｄ1 に対して対称に動き、これによってトラ
ンスミッタの軸線方向の変位を与える。トランスミッタ
の軸線方向のこの変位を測定することによって、チュー
ブの内径の変化に対応する前記接触部材の変位が導かれ
る。

【００１１】前記接触部材が、磁石のような剛体の保持
手段によって保持され、軸線方向へ動けないようになっ
ていることは特色ある。これに対して、弾性手段によっ
て前記接触手段に対して押し付けられて保持されている
前記トランスミッタは半径方向へ動くことができず、軸
線方向へのみ動くことができる。

【００１２】本発明の好適な実施例において、前記トラ
ンスミッタは、ベース（２５０）と、対で９０度に傾斜
した３個の平面（２１１、２２１、２３１）とを備える
正３面体（２１０）であり、この３面体は前記ベース
（２５０）が前記測定装置（４００）に面するように配
置され、前記弾性手段（５００）は前記３面体（２１
０）の前記ベース（２５０）と前記測定装置（４００）
との間に位置する。

【００１３】このようにして、球形状の接触部材は磁
石、包被の内側壁および３面体の平面の合いだに保持さ
れる。チューブの内径が変化するときはいつでも、接触
部材の各々は、前記軸線Ｄ1 に垂直であり３面体に対応
するスラスト平面に関し４５度オフセットした半径方向
の軸線に沿って動く。この結果、トランスミッタの軸線
方向の変位は前記接触部材の半径方向の変位に等しく、
従って、前記トランスミッタの変位を測定することによ
ってチューブの内側半径の変化が直接得られる。

【００１４】さらに、本発明の一実施例において、前記
接触部材はキャリブレーションされた鋼球（３１０、３
２０、３３０）である。

【００１５】さらに、前記装置の前記測定装置は測定さ
れる部材の内径より小さい外径を有しているので、測定
される部材の内側を本発明による装置が軸線方向へ変位
する間、便宜上の理由から、包被の内側壁と前記測定装
置との間で前記測定装置に横側に付けられたスプレッダ
ガイドを有することが好適である。

【００１６】このようにして、スプレッダガイドは前記
部材の内側壁を滑り、測定装置を前記部材の軸線Ｄ1 に
中心位置合わせさせ、これによって読み取りヘッドを中
心位置合わせする。

【００１７】前記読み取りヘッド（２００）は交換可能
に前記測定装置（４００）に固定され、好適にはネジ留
めされ、測定される内径に合っていることが好適であ
る。

【００１８】本発明に従って、標準的な測定装置は異な
る複数お読み取りヘッドを受けることができ、各々のヘ
ッドは測定される異なる包被の内径に対応するものが供
給される。

【００１９】本発明の好適な実施例において、前記測定
装置は光ビーム（４０１、３０２）を軸線Ｄ1 に沿って
供給するとともに受け取るのに適した干渉計（４００）
であり、この干渉計は、入射光ビーム（４０１）を反射
し戻り光ビーム（４０２）とするのに適した反射鏡（２
１０）を有する。

【００２０】このようにして、測定されるチューブの内
径が一定である限り、トランスミッタは干渉計から一定
の距離のままであり、入射するビームと反射鏡によって
反射されたビームは一定の長さの経路を通過し、干渉計
の中で重ね合わされて定常的な干渉フリンジを形成す
る。チューブの径が変化するとき、接触部材はは半径方
向へ動き、これによってトランスミッタを軸線方向へ動
かし、この結果、入射シャッタ２ビームと反射鏡によっ
て反射したビームが通過する経路の長さが変化し、干渉
フリンジが動くのが観察される。この干渉フリンジの変
位は反射鏡の軸線方向の変位に比例するので、このフリ
ンジの変位を測定することによって反射鏡によって軸線
Ｄ1 に沿って通過された距離を導くことが可能である。
チューブの内径の変化に対応する接触部材の変位は反射
鏡の変位から導かれる。

【００２１】前記反射鏡はトランスミッタを構成する前
記３面体のベースに鏡であり、この鏡は干渉計によって
放出されるビームに厳密に直角である。

【００２２】さらに、本発明に従って、前記トランスミ
ッタは、ベース（２５０）と、対で９０度に傾斜した３
個の平面（２１１、２２１、２３１）とを備えるガラス
の正３面体によって構成された反射体であることが好適
である。

【００２３】本発明の他の実施例において、前記測定装
置は前記トランスミッタに接続された可動部材を有する
容量型センサーである。

【００２４】この可動部材はトランスミッタとともに軸
線方向へ動くのに適しており、この動きは例えば、容量
部材の面積の変化あるいは誘電率の変化を与える。容量
の変化はセンサーによって記録される。このようにし
て、トランスミッタが軸線方向へ動くとき、可動部材は
同時に動き、トランスミッタの変位はセンサーおいて生
じて記録された容量の変化から導くことができる。

【００２５】本発明の他の特色や効果は、添付する図面
とともに例示した好適な実施例についての以下の記載に
よってさらに明確になる。

【００２６】

【実施例】図１は本発明の内径測定装置の一実施例を示
す。この装置は軸線Ｄ1 に沿って延びており内径１１０
を有する円筒の包被１００の中に挿入されるように設計
されている。この装置はまた、包被１００の全体の長さ
に渡って高精度に内径１１０を測定できるように、フレ
キシブルな引きケーブル４６０によって変位されるよう
になっている。

【００２７】例えば、円筒状の包被１００は、光ファイ
バの製造用にプリフォームを形成するために製造される
シリコンチューブであり、このプリフォームは大きな容
量でかつ機械的に高精度で形成される。典型例では、こ
のような製造されたシリコンチューブは約１．５０ｍの
長さであり、約２０ｍｍの内径を有している。

【００２８】図１から明らかなように、この装置は、こ
の一端でフレキシブルな引きケーブル４６０に接続され
た干渉計４００のような測定装置を備えている。干渉計
４００は光学型であり、入射光ビーム４０１を軸線Ｄ1
に沿って送り軸線Ｄ1 に沿う反射光４０２を検出するの
に適している。入射及び反射の光ビームは位相シフトを
表し、それらは干渉計の内部で重ね合わされ、干渉計は
この重ね合わせから生じる干渉フリンジの位置を測定す
るのに適している。

【００２９】さらに、この内径測定装置は読み取りヘッ
ド２００を備え、この読み取りヘッド２００は干渉計４
００と揃えられて載置され、より正確にはケーブルに接
続されていない干渉計の端部において交換可能に取り付
けられている。読み取りヘッド２００は円筒形状のケー
ジ２０１を備え、ケージ２０１はこの場合干渉計にねじ
込まれた一端を有し、このケージは反射鏡を備えたトラ
ンスミッタ２１０を含み、トランスミッタ２１０はこの
場合１個のベース２５０と３個の反射面２１１、２２
１、２３１を有する固体ガラスの３面体によって構成さ
れている。反射面２１１、２２１、２３１は、この場合
３個のキャリブレイトされた鋼球３１０、３２０、３３
０によって構成された接触部材とともに、互いに対に対
して９０度の角度に傾斜している。

【００３０】図２および図３により詳細に示すように、
トランスミッタ２１０を構成する反射３面体２１０は、
（図２に点線によって示される）固体のコーナーガラス
によって構成され、このコーナーガラスは９０度の間隔
で研磨された３個の反査面２１１、２２１、２３１の外
側面と有し、スペースを節約するために上部を切り取ら
れ、これによって研磨された平面ベース２５０を有する
円筒部２１０ａを形成している。図２において、３面体
２１０の先端２４０を通過するキューブの主対角面を見
ることができる。固体の３面体２１０は正３面体であ
り、すなわちダイアゴナルＤに沿って１２０度の間隔に
ある端部２１１ａ、２２１ａ、２３１ａを有する。

【００３１】トランスミッタがベースの開口されたくぼ
みのある３面体によって構成してもよいということは注
目される。このような場合、このくぼみのある３面体の
９０度の間隔にある３個の内側面が、３個の反射面を構
成するために、研磨されていなければならないか、ある
いは反射する物質でカバーされていなければならない。

【００３２】当然、トランスミッタの一実施例としてト
ランスミッタが互いに９０度の関係にある３個の反射す
る内部面を有する一方、対称な円錐を形成する外側面を
有する凹面体であることも可能でる。

【００３３】図１に示すように、３面体２１０は干渉計
４００とボール３１０、３２０、３３０の間に載置され
ており、ベース２５０は軸線Ｄ1 に対してほぼ垂直に面
し、軸線Ｄ1 はダイアゴナルＤに一致しており、３個の
反射平面２１１、２２１および２３１の各々は対応する
ボール３１０、３２０あるいは３３０に接触しており、
ボール３１０、３２０あるいは３３０は包被１００の内
壁１０１と接触している。ケージ２０１は、円筒のケー
ジの断面の回り互いに等しい距離に配設された３個の窓
を有し、ボール３１０、３２０および３３０の各々は窓
２０２の一つを通って突き出ており、内壁２０１と接触
するようになっている。さらに、読み取りヘッド２００
はまた弾性手段５００を備えており、弾性手段５００は
この場合、ばねによって構成され、ばねは３面体２１０
のベース２５０と干渉計４００の空間に置かれたケージ
２０１のショルダー２０３との間に位置している。

【００３４】ばね５００は３面体をボール３１０、３２
０および３３０に対して押し付ける関係を維持する。さ
らに、軸線方向に分極したマグネット２６０のようなケ
ージ２０１の近接する端部で受けられた剛体の保持手段
が、マグネットのＮ極を構成する平面２６０ａを呈し、
平面２６０ａは軸線Ｄ1 に垂直でありボール３１０、３
２０および３３０に面し、これらの支持面として機能し
ている。マグネット２６０は、ボール３１０、３２０お
よび３３０をケージ２０１の全体の断面を横切って延び
る支持面２６０ａに対して維持することによって、軸線
Ｄ1 に垂直な平面内でボール３１０、３２０および３３
０を保持するように機能する。ボール３１０、３２０お
よび３３０はこのようにして、マグネット２６０、包被
１００の内側壁１０１、および３面体の平面２１１、２
２１および２３１の間に保持される。

【００３５】さらに、図１に示す装置は、装置全体が包
被の内側に沿って引かれるときに干渉計が包被の中で中
心にあるようにするために、干渉計と包被１００の内側
壁１０１との間で干渉計４００に取り付けられた少なく
とも３個（２個のみ図示されている）のスプレッダガイ
ド４１０、４２０を備えている。

【００３６】次に図１に示す装置の作用を記載する。包
被１００の内径を包被の全体の長さに渡って高精度に測
定するために、図１に示す装置が包被１００へ挿入さ
れ、この装置は包被の全体の長さに渡って引かれる。干
渉径４００がフレキシブルな引きケーブル４６０によっ
て引かれる間、装置は３面体２１０に向かって入射ビー
ム４０１を射出する。入射ビーム４０１は研磨ベース２
５０を介して固体の３面体２１０へ貫通し、３個の反射
平面２１１、２２１および２３１で３回反射し、その
後、入射経路に沿って３面体からもどって出てくる。

【００３７】反射ビーム４０２はコード４５０によって
図示しない表示部に接続された干渉計によって検出さ
れ、表示部で、装置が包被に沿って動いている間、入射
ビーム４０１と反射ビーム４０２との間の干渉フリンジ
の位置を観察することあ可能である。

【００３８】包被１００の内径が一定のままである限
り、３面体２１０とボール３１０、３２０および３３０
によって構成される組み合わせ干渉計４００に対して定
常的であり、従って、干渉径と３面体との間でビームが
通過する距離は一定のままである。この結果、入射ビー
ム４０１と反射ビーム４０２との間の干渉フリンジは定
常的のままである。

【００３９】しかしながら、内径が変化すると、包被１
００の内側壁と接触するボール３１０、３２０および３
３０の各々は、軸線Ｄ1 に対して半径方向にあるととも
に３面体の平面に対して４５度の角度Φだけオフセット
した軸線Δに沿って動く。これらのボールの半径方向の
変位は、干渉計に対して３面体２１０の軸線方向に変位
させる。

【００４０】ボール３１０、３２０および３３０はマグ
ネット２６０によって保持されており軸先方向へ動くこ
とができないということは特徴がある。しかしながら、
バネ５００によって前記ボールに押し付けられた３面体
２１０は半径方向へ動くことができず、軸線方向におい
てのみ動くことができる。このように、内径１１０がよ
り小さくなるとき、前記ボールは軸線Ｄ1 の方向に向か
って半径方向へ動き、これによって前記３面体を干渉計
の方に向かって軸線方向へ動かす。

【００４１】さらに、内径１１０が増加するとき、前記
ボールは内側壁１０１の方に向かって半径方向へ動き、
３面体２１０はバネ５００に抗して干渉計から離れる方
へ軸方向に動く。３面体２１０が動くときはいつでも、
光ビームが通過する経路が変化し、入射ビーム４０１と
反射ビーム４０２との間の干渉フリンジは表示部上で動
くことが観察される。動く干渉フリンジの数を計数する
ことにより、前記光ビームが通過した経路の長さを決定
することができ、従って３面体の軸方向の変位を決定す
ることができる。簡単な幾何学によって、軸線Ｄ1 に沿
った３面体の変位は、３面体の対応する反射平面に対し
て４５度にある各軸線Δに沿った各ボールの半径方向の
変位にちょうど等しいことが示される。前記包被の内径
の変化はこのようにして包被の全体の長さに渡って容易
に導かれる。

【００４２】円筒状の包被の内径が約０．２ミクロンメ
ートル以内で得られることは、誤差が従来技術で得られ
るよりも約２５倍小さいので極めて注目に値する。

【００４３】本発明は上述した実施例に限定されず、本
発明の思想の範囲以内で当業者ならば種々の変形例の実
施が可能である。

【００４４】例えば、本発明の一変形例において、測定
装置は、軸線方向に可動で前記トランスミッタに接続さ
れた部材を含む容量型センサーでもよく、ここで、この
可動な部材の軸方向の動きが前記容量型センサーの容量
の変化を与える。このような容量の変化が測定され、前
記トランスミッタの変位を測定するのに用いられる。

【００４５】さらに、上述の変形例において、前記トラ
ンスミッタは対称な円錐であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】測定される円筒の包被の内側位置における本発
明の内径測定装置の一実施例例の概略を示す断面図。

【図２】図１に示す装置の反射部の側面図。

【図３】軸線Ｄに沿って見た図２に示す反射部の平面
図。

【符号の説明】

１００包被１１０内径２００読み取りヘッド２１０トランスミッタ２６０保持手段３１０、３２０、３３０接触部材４００測定装置５００弾性手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ガブリエル、ペランフランス国プルベズル、ゴス、アール、イアオン（番地なし) (56)参考文献特開平６−201302（ＪＰ，Ａ) 実開昭54−39066（ＪＰ，Ｕ) 実開平３−125202（ＪＰ，Ｕ) (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】軸線Ｄ1 に沿って延び内径（１１０）を有
する円筒状の包被（１００）に挿入されて、前記内径
（１００）を測定するために包被に沿って軸線方向へ変
位される内径測定装置であって：測定装置（４００）；
および前記測定装置と揃えて配設された読み取りヘッド
（２００）；を備え、前記読み取りヘッド（２００）は：略球状の形状をし磁
性材料でつくられ、前記軸線Ｄ1 に対して半径方向へ可
動な接触部材（３１０、３２０、３３０）；弾性手段
（５００）で駆動された状態で前記測定装置（４００）
に対して前記軸線Ｄ1 に沿って動くのに適したトランス
ミッタ（２１０）であって、前記弾性手段（５００）は
前記トランスミッタ（２１０）と前記測定装置（４０
０）との間に位置し、前記トランスミッタ（２１０）は
外側形状が略円錐である本体を有し、この本体は前記接
触部材を前記包被（１００）の内側壁に接触させておく
ように前記接触部材を支持する、トランスミッタ（２１
０）；および前記トランスミッタに対して前記接触部材
を支持して保持するための軸線方向へ分極した剛体の保
持手段（２６０）であって、この保持手段は、前記トラ
ンスミッタ（２１０）に関して前記接触部材（３１０、
３２０、３３０）の反対側に位置するとともに前記軸線
Ｄ1 に垂直な分極平面の支持表面（２６０ａ）を有して
前記接触部材（３１０、３２０、３３０）の支持表面と
して機能する、保持手段（２６０）；を備え、これによって前記接触部材（３１０、３２０、３３０）
の任意の半径方向の変位が前記測定装置（４００）によ
って測定されるトランスミッタ（２１０）の軸線方向の
変位を与えることを特徴とする内径測定装置。
【請求項２】前記トランスミッタは、ベース（２５０）
と、対で９０度に傾斜した３個の平面（２１１、２２
１、２３１）とを備える正３面体（２１０）であり、こ
の３面体は前記ベース（２５０）が前記測定装置（４０
０）に面するように配置され、前記弾性手段（５００）
は前記３面体（２１０）の前記ベース（２５０）と前記
測定装置（４００）との間に位置することを特徴とする
請求項１に記載の内径測定装置。
【請求項３】前記接触部材はキャリブレーションされた
鋼球（３１０、３２０、３３０）であることを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載の内径測定装置。
【請求項４】前記接触部材は、３個のボール（３１０、
３２０、３３０）を備え、前記ボール（３１０、３２
０、３３０）の各々を前記３面体（２１０）の平面（２
１１、２２１、２３１）の一つに対して支持することを
特徴とする請求項２または請求項３に記載の内径測定装
置。
【請求項５】前記包被（１００）の内側壁と前記測定装
置（４００）との間に置かれたスプレッダガイド（４１
０、４２０）を備えることを特徴とする請求項１乃至請
求項４のいずれかに記載の内径測定装置。
【請求項６】前記読み取りヘッド（２００）は交換可能
に前記測定装置（４００）に固定され、好適にはネジ留
めされ、測定される内径に合っていることを特徴とする
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の内径測定装
置。
【請求項７】前記測定装置は光ビーム（４０１、３０
２）を軸線Ｄ1 に沿って供給するとともに受け取るのに
適した干渉計（４００）であり、この干渉計は、入射光
ビーム（４０１）を反射し戻り光ビーム（４０２）とす
るのに適した反射鏡（２１０）を有することを特徴とす
る請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の内径測定装
置。
【請求項８】前記トランスミッタは、ベース（２５０）
と、対で９０度に傾斜した３個の平面（２１１、２２
１、２３１）とを備えるガラスの正３面体によって構成
された反射体であることを特徴とする請求項７に記載の
内径測定装置。
【請求項９】前記測定装置は前記トランスミッタに接続
された可動部材を有する容量型センサーであることを特
徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の内径
測定装置。