JP3390970B2 - 穴の形状測定方法及び装置 - Google Patents
穴の形状測定方法及び装置Info
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- G01B13/08—Measuring arrangements characterised by the use of fluids for measuring diameters
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワークに形成され
た穴の形状を測定する穴の形状測定方法及び装置に関す
る。
た穴の形状を測定する穴の形状測定方法及び装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】穴の形状を測定する測定装置の一つとし
て、空気マイクロメータがある。従来の空気マイクロメ
ータは、測定ヘッドを穴に挿入し、測定ヘッドのノズル
から穴の壁面に向けて圧縮空気を噴射し、ノズルの背圧
を検出する。ノズルの背圧は、穴内壁とノズルとの間隔
に依存するので、予め求めたマスターの基準値と比較す
ることによって、前記検出値を穴の内径寸法に換算する
ことができる。従来の空気マイクロメータは、測定ヘッ
ドを穴に出し入れしながら連続的に内径を測定すること
により、穴の形状を求めることができる。
て、空気マイクロメータがある。従来の空気マイクロメ
ータは、測定ヘッドを穴に挿入し、測定ヘッドのノズル
から穴の壁面に向けて圧縮空気を噴射し、ノズルの背圧
を検出する。ノズルの背圧は、穴内壁とノズルとの間隔
に依存するので、予め求めたマスターの基準値と比較す
ることによって、前記検出値を穴の内径寸法に換算する
ことができる。従来の空気マイクロメータは、測定ヘッ
ドを穴に出し入れしながら連続的に内径を測定すること
により、穴の形状を求めることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
空気マイクロメータは、屈曲或いは湾曲された穴に測定
ヘッドを出し入れできないので、屈曲或いは湾曲された
穴の形状を測定できなかった。
空気マイクロメータは、屈曲或いは湾曲された穴に測定
ヘッドを出し入れできないので、屈曲或いは湾曲された
穴の形状を測定できなかった。
【０００４】本発明はこのような事情に鑑みて成された
もので、様々な穴の形状を測定できる穴の形状測定方法
及び装置を提供することを目的とする。
もので、様々な穴の形状を測定できる穴の形状測定方法
及び装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は前
記目的を達成するために、穴の内径を穴の奥行き方向に
沿って複数箇所測定して前記穴の形状を取得する穴の形
状測定方法であって、流体を供給した穴に浮子を挿入
し、該浮子を前記穴の奥行き方向に沿って移動させなが
ら、前記流体が穴内壁と前記浮子との隙間を通過する際
の背圧、流量、又は前記浮子が受ける抗力を複数箇所検
出し、該検出値を基準値と比較して前記穴の内径に換算
することを特徴としている。
記目的を達成するために、穴の内径を穴の奥行き方向に
沿って複数箇所測定して前記穴の形状を取得する穴の形
状測定方法であって、流体を供給した穴に浮子を挿入
し、該浮子を前記穴の奥行き方向に沿って移動させなが
ら、前記流体が穴内壁と前記浮子との隙間を通過する際
の背圧、流量、又は前記浮子が受ける抗力を複数箇所検
出し、該検出値を基準値と比較して前記穴の内径に換算
することを特徴としている。
【０００６】請求項２記載の発明は前記目的を達成する
ために、穴の内径を穴の奥行き方向に沿って複数箇所測
定して前記穴の形状を取得する穴の形状測定装置であっ
て、前記穴に流体を供給する流体供給手段と、前記穴に
挿入される浮子と、該浮子を前記穴の奥行き方向に沿っ
て移動させる移動手段と、前記流体が穴内壁と前記浮子
との隙間を通過する際の背圧、流量、又は前記浮子が受
ける抗力を複数箇所検出する検出手段と、該検出手段で
検出した検出値を基準値と比較して前記穴の内径に換算
する換算手段と、を備えたことを特徴としている。
ために、穴の内径を穴の奥行き方向に沿って複数箇所測
定して前記穴の形状を取得する穴の形状測定装置であっ
て、前記穴に流体を供給する流体供給手段と、前記穴に
挿入される浮子と、該浮子を前記穴の奥行き方向に沿っ
て移動させる移動手段と、前記流体が穴内壁と前記浮子
との隙間を通過する際の背圧、流量、又は前記浮子が受
ける抗力を複数箇所検出する検出手段と、該検出手段で
検出した検出値を基準値と比較して前記穴の内径に換算
する換算手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】請求項１又は２記載の発明によれば、流体
を供給した穴に浮子を挿入して移動させながら、流体の
背圧、流量、浮子が受ける抗力を複数箇所検出すること
により、穴の内径を穴の奥行き方向に複数箇所測定でき
る。これにより、一定径でない穴、例えばテーパが形成
された穴の形状も測定できる。
を供給した穴に浮子を挿入して移動させながら、流体の
背圧、流量、浮子が受ける抗力を複数箇所検出すること
により、穴の内径を穴の奥行き方向に複数箇所測定でき
る。これにより、一定径でない穴、例えばテーパが形成
された穴の形状も測定できる。
【０００８】請求項３記載の発明は前記目的を達成する
ために、穴の中心線を測定して穴の形状を取得する穴の
形状測定方法であって、流体を供給した穴に浮子を挿入
し、該浮子を前記穴の奥行き方向に沿って移動させなが
ら前記浮子の位置を複数箇所検出し、該検出値から穴の
中心線を求め、該中心線に基づいて穴の形状を取得する
ことを特徴としている。
ために、穴の中心線を測定して穴の形状を取得する穴の
形状測定方法であって、流体を供給した穴に浮子を挿入
し、該浮子を前記穴の奥行き方向に沿って移動させなが
ら前記浮子の位置を複数箇所検出し、該検出値から穴の
中心線を求め、該中心線に基づいて穴の形状を取得する
ことを特徴としている。
【０００９】請求項４記載の本発明は前記目的を達成す
るために、穴の中心線を測定して穴の形状を取得する穴
の形状測定装置であって、前記穴に流体を供給する流体
供給手段と、前記穴に挿入される浮子と、該浮子を前記
穴の奥行き方向に沿って移動させる移動手段と、前記浮
子の位置を複数箇所検出する位置検出手段と、を備えた
ことを特徴としている。
るために、穴の中心線を測定して穴の形状を取得する穴
の形状測定装置であって、前記穴に流体を供給する流体
供給手段と、前記穴に挿入される浮子と、該浮子を前記
穴の奥行き方向に沿って移動させる移動手段と、前記浮
子の位置を複数箇所検出する位置検出手段と、を備えた
ことを特徴としている。
【００１０】請求項３又は４記載の発明によれば、流体
を供給した穴に浮子を挿入すると、浮子は自動求心作用
を受けて穴の中心に移動するので、浮子の中心位置の軌
跡は穴の中心線に一致する。したがって、浮子の位置を
複数箇所検出することにより穴の中心線を求めることが
できる。
を供給した穴に浮子を挿入すると、浮子は自動求心作用
を受けて穴の中心に移動するので、浮子の中心位置の軌
跡は穴の中心線に一致する。したがって、浮子の位置を
複数箇所検出することにより穴の中心線を求めることが
できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る穴の形状測定方法及び装置の実施の形態について説明
する。
る穴の形状測定方法及び装置の実施の形態について説明
する。
【００１２】図１は、第１の実施の形態の測定装置１０
の構成を示すブロック図である。測定装置１０は、ワー
ク２２の穴２２Ａの内径を穴２２Ａの軸方向に複数箇所
測定する装置である。
の構成を示すブロック図である。測定装置１０は、ワー
ク２２の穴２２Ａの内径を穴２２Ａの軸方向に複数箇所
測定する装置である。
【００１３】図１に示すように、空気源１２から供給さ
れる圧縮空気は、フィルタ１４で除塵され、レギュレー
タ１６で一定圧力に調整された後、Ａ／Ｅ変換器１８
（空気／電気変換器）内に設置された絞りを通り、コネ
クタ３３を介して測定台２８内の送気路２８Ｂに送気さ
れる。
れる圧縮空気は、フィルタ１４で除塵され、レギュレー
タ１６で一定圧力に調整された後、Ａ／Ｅ変換器１８
（空気／電気変換器）内に設置された絞りを通り、コネ
クタ３３を介して測定台２８内の送気路２８Ｂに送気さ
れる。
【００１４】測定台２８の上面には、送気路２８Ｂに連
通される供給口２８Ａが形成されるとともに、ワーク２
２が載置される。ワーク２２には、穴２２Ａが形成され
ており、この穴２２Ａが供給口２８Ａに連通される。供
給口２８Ａの回りには、エア漏れ防止シール（Ｏリン
グ）３４が配設され、このエア漏れ防止シール３４によ
って測定台２８とワーク２２との隙間から空気が洩れる
ことが防止される。これにより、前記送気路２８Ｂに供
給された圧縮空気は、漏れることなく、供給口２８Ａか
ら穴２２Ａに噴射される。
通される供給口２８Ａが形成されるとともに、ワーク２
２が載置される。ワーク２２には、穴２２Ａが形成され
ており、この穴２２Ａが供給口２８Ａに連通される。供
給口２８Ａの回りには、エア漏れ防止シール（Ｏリン
グ）３４が配設され、このエア漏れ防止シール３４によ
って測定台２８とワーク２２との隙間から空気が洩れる
ことが防止される。これにより、前記送気路２８Ｂに供
給された圧縮空気は、漏れることなく、供給口２８Ａか
ら穴２２Ａに噴射される。
【００１５】穴２２Ａに噴射された圧縮空気は、穴２２
Ａの内壁と測定球（浮子に相当）３０との隙間を通って
外部に吹き出される。Ａ／Ｅ変換器１８は、このときの
圧力を、内蔵するベローズと差動変圧器とによって電気
信号に変換し、管制部２０に出力する。穴２２Ａの径が
異なる場合、圧力が微小変化し、管制部２０は、後述す
るように、変化した電気信号に基づいてワーク２２の内
径を算出し、算出したデータを例えば管制部２０のモニ
タ上に表示する。
Ａの内壁と測定球（浮子に相当）３０との隙間を通って
外部に吹き出される。Ａ／Ｅ変換器１８は、このときの
圧力を、内蔵するベローズと差動変圧器とによって電気
信号に変換し、管制部２０に出力する。穴２２Ａの径が
異なる場合、圧力が微小変化し、管制部２０は、後述す
るように、変化した電気信号に基づいてワーク２２の内
径を算出し、算出したデータを例えば管制部２０のモニ
タ上に表示する。
【００１６】前記測定球３０は、セラミック、樹脂、
鋼、軽合金等の材料を用いて、高い加工精度で球状に形
成される。図２に示すように、測定球３０の直径ｄは、
測定する穴２２Ａの内径（内径が一定でない場合には最
小径）Ｄと、要求される感度によって設定し、例えば、
（Ｄ−ｄ）が１０〜１００μｍ程度になるように設定す
る。この（Ｄ−ｄ）が小さいほど感度が良くなり、穴２
２Ａの内径Ｄが少し変化しただけでも、Ａ／Ｅ変換器１
８の検出値が大きく変化するようになる。
鋼、軽合金等の材料を用いて、高い加工精度で球状に形
成される。図２に示すように、測定球３０の直径ｄは、
測定する穴２２Ａの内径（内径が一定でない場合には最
小径）Ｄと、要求される感度によって設定し、例えば、
（Ｄ−ｄ）が１０〜１００μｍ程度になるように設定す
る。この（Ｄ−ｄ）が小さいほど感度が良くなり、穴２
２Ａの内径Ｄが少し変化しただけでも、Ａ／Ｅ変換器１
８の検出値が大きく変化するようになる。
【００１７】また、測定球３０は、図１に示すように、
弾性体（例えばピアノ線等）から成る支持部材３２を介
してアーム３６に取り付けられる。アーム３６は、スラ
イダ３８、３８を介して架台４０に摺動自在に取り付け
られるとともに、モータ４２の回転軸に連結された送り
ねじ４４が螺合される。これにより、モータ４２を駆動
すると、送りねじ４４が回動し、アーム３６が昇降す
る。
弾性体（例えばピアノ線等）から成る支持部材３２を介
してアーム３６に取り付けられる。アーム３６は、スラ
イダ３８、３８を介して架台４０に摺動自在に取り付け
られるとともに、モータ４２の回転軸に連結された送り
ねじ４４が螺合される。これにより、モータ４２を駆動
すると、送りねじ４４が回動し、アーム３６が昇降す
る。
【００１８】アーム３６の上方には、リニアスケール４
６が設けられている。リニアスケール４６は、アーム３
６の昇降量を検出し、その検出信号を管制部２０に出力
する。管制部２０は、この検出信号に基づいてモータ４
２を駆動制御し、アーム３６の昇降量、即ち、ワーク２
２の上下方向の位置を調節する。
６が設けられている。リニアスケール４６は、アーム３
６の昇降量を検出し、その検出信号を管制部２０に出力
する。管制部２０は、この検出信号に基づいてモータ４
２を駆動制御し、アーム３６の昇降量、即ち、ワーク２
２の上下方向の位置を調節する。
【００１９】次に上記の如く構成された測定装置１０の
作用について説明する。
作用について説明する。
【００２０】まず、空気源１２から圧縮空気を供給し、
測定台２８の供給口２８Ａから穴２２Ａに圧縮空気を噴
射する。次いで、モータ４２を駆動してアーム３６を一
定速度で下降させ、測定球３０を穴２２Ａに挿入すると
ともに、挿入した測定球３０を穴３０に沿って下降させ
る。そして、圧縮空気が測定球３０と穴２２Ａの内壁と
の隙間を通過する際の背圧を、所定の間隔ごとに複数箇
所（或いは連続して）検出する。前記背圧は、測定球３
０と穴２２Ａの内壁との隙間の大きさに依存するので、
背圧の検出値を管制部２０でマスターの基準値と比較す
ることによって穴２２Ａの内径に換算できる。これによ
り、穴２２Ａの内径を複数箇所測定することができ、穴
２２Ａの形状を求めることができる。ここで、マスター
の基準値とは、測定に先立って、測定時と同じ条件でマ
スターを測定した値であり、測定条件を変える度に行わ
れる。
測定台２８の供給口２８Ａから穴２２Ａに圧縮空気を噴
射する。次いで、モータ４２を駆動してアーム３６を一
定速度で下降させ、測定球３０を穴２２Ａに挿入すると
ともに、挿入した測定球３０を穴３０に沿って下降させ
る。そして、圧縮空気が測定球３０と穴２２Ａの内壁と
の隙間を通過する際の背圧を、所定の間隔ごとに複数箇
所（或いは連続して）検出する。前記背圧は、測定球３
０と穴２２Ａの内壁との隙間の大きさに依存するので、
背圧の検出値を管制部２０でマスターの基準値と比較す
ることによって穴２２Ａの内径に換算できる。これによ
り、穴２２Ａの内径を複数箇所測定することができ、穴
２２Ａの形状を求めることができる。ここで、マスター
の基準値とは、測定に先立って、測定時と同じ条件でマ
スターを測定した値であり、測定条件を変える度に行わ
れる。
【００２１】測定時における測定球３０には、穴２２Ａ
の内壁と測定球３０との隙間を通り抜ける圧縮空気によ
って自動求心作用（又は自動調芯作用）が働く。したが
って、支持部材３２が弾性変形して測定球３０が穴２２
Ａの中心に自動的に配置される。これにより、圧縮空気
は、ワーク２２の回りに略均等に形成された隙間を通り
抜けることになり、このときの背圧を検出することによ
ってワーク２２の外径を精度良く測定できる。
の内壁と測定球３０との隙間を通り抜ける圧縮空気によ
って自動求心作用（又は自動調芯作用）が働く。したが
って、支持部材３２が弾性変形して測定球３０が穴２２
Ａの中心に自動的に配置される。これにより、圧縮空気
は、ワーク２２の回りに略均等に形成された隙間を通り
抜けることになり、このときの背圧を検出することによ
ってワーク２２の外径を精度良く測定できる。
【００２２】このように本実施の形態の測定装置１０に
よれば、測定球３０を穴２２Ａに沿って移動させながら
背圧を複数箇所測定するので、穴２２Ａの内径を穴２２
Ａの奥行き方向に所定の間隔ごとに複数箇所求めること
ができる。したがって、穴２２Ａの形状を取得すること
ができ、一定径でない穴２２Ａの形状も求めることがで
きる。例えば、穴２２Ａにテーパが形成されていた場
合、そのテーパの角度を求めることができる。また、図
７に示すように、穴２２Ａに縮径部や拡径部がある場合
であっても、縮径部や拡径部の形状を求めることもでき
る。さらに、測定装置１０は、穴２２Ａの径が一定であ
るかどうかの検査を行うこともできる。
よれば、測定球３０を穴２２Ａに沿って移動させながら
背圧を複数箇所測定するので、穴２２Ａの内径を穴２２
Ａの奥行き方向に所定の間隔ごとに複数箇所求めること
ができる。したがって、穴２２Ａの形状を取得すること
ができ、一定径でない穴２２Ａの形状も求めることがで
きる。例えば、穴２２Ａにテーパが形成されていた場
合、そのテーパの角度を求めることができる。また、図
７に示すように、穴２２Ａに縮径部や拡径部がある場合
であっても、縮径部や拡径部の形状を求めることもでき
る。さらに、測定装置１０は、穴２２Ａの径が一定であ
るかどうかの検査を行うこともできる。
【００２３】なお、上述した実施の形態は、アーム３６
を一定速度で下降させたが、一定速度でなくてもよい。
その場合には、Ａ／Ｅ変換器１８で背圧を検出すると同
時に、リニアスケール４６によって測定球３０の位置を
検出する。これにより、穴２２Ａの内径の測定と、その
測定位置の記録とを同時に行うことができる。したがっ
て、穴２２Ａの形状を求めることができる。
を一定速度で下降させたが、一定速度でなくてもよい。
その場合には、Ａ／Ｅ変換器１８で背圧を検出すると同
時に、リニアスケール４６によって測定球３０の位置を
検出する。これにより、穴２２Ａの内径の測定と、その
測定位置の記録とを同時に行うことができる。したがっ
て、穴２２Ａの形状を求めることができる。
【００２４】また、上述した実施の形態では、圧縮空気
の背圧を検出したが、これに限定するものではなく、圧
縮空気が穴２２Ａの内壁と測定球３０との隙間を通過す
る際の圧縮空気の流量を検出してもよい。この場合も上
述した実施の形態と同様に、管制部２０が、検出値をマ
スターの基準値と比較することによって穴２２Ａの内径
を精度良く測定できる。
の背圧を検出したが、これに限定するものではなく、圧
縮空気が穴２２Ａの内壁と測定球３０との隙間を通過す
る際の圧縮空気の流量を検出してもよい。この場合も上
述した実施の形態と同様に、管制部２０が、検出値をマ
スターの基準値と比較することによって穴２２Ａの内径
を精度良く測定できる。
【００２５】さらに、本発明は、圧縮空気の背圧や流量
の検出に限定されるものではなく、測定球３０が受ける
抗力を圧電ピックアップや歪みゲージで検出し、穴２２
Ａの内径に換算してもよい。
の検出に限定されるものではなく、測定球３０が受ける
抗力を圧電ピックアップや歪みゲージで検出し、穴２２
Ａの内径に換算してもよい。
【００２６】図３は、第２の実施の形態の測定装置５０
の構造を示すブロック図であり、図４は、アーム３６と
支持部材３２との連結機構を示す側面図である。これら
の図に示す測定装置５０は、穴２２Ａの中心線を測定す
る装置である。
の構造を示すブロック図であり、図４は、アーム３６と
支持部材３２との連結機構を示す側面図である。これら
の図に示す測定装置５０は、穴２２Ａの中心線を測定す
る装置である。
【００２７】測定装置５０は、支持部材３２の上端に円
盤５２が取り付けられ、該円盤５２が４個の圧電センサ
５４、５４…を介してアーム３６に連結されている。支
持部材３２は、図５に示すように、円盤５２の中央に連
結され、圧電センサ５４、５４…は、円盤５２の周辺部
に所定の間隔で配置される。各圧電センサ５４は、測定
球３０が受ける抗力を４方向に分割して検出し、該検出
信号を管制部２０に出力する。管制部２０は、各圧電セ
ンサ５４から検出信号を受信すると、各検出値の差から
回転モーメントを算出する。そして、この回転モーメン
トと、前記リニアスケール４６で検出したアーム３６の
昇降量から、測定球３０の位置を求める。
盤５２が取り付けられ、該円盤５２が４個の圧電センサ
５４、５４…を介してアーム３６に連結されている。支
持部材３２は、図５に示すように、円盤５２の中央に連
結され、圧電センサ５４、５４…は、円盤５２の周辺部
に所定の間隔で配置される。各圧電センサ５４は、測定
球３０が受ける抗力を４方向に分割して検出し、該検出
信号を管制部２０に出力する。管制部２０は、各圧電セ
ンサ５４から検出信号を受信すると、各検出値の差から
回転モーメントを算出する。そして、この回転モーメン
トと、前記リニアスケール４６で検出したアーム３６の
昇降量から、測定球３０の位置を求める。
【００２８】上記の如く構成された測定装置５０は、圧
縮空気を供給した穴２２Ａに測定球３０を挿入し、該測
定球３０を穴２２Ａの奥行き方向に移動させながら、測
定球３０の位置を所定間隔ごとに複数箇所（或いは連続
して）検出する。測定時における測定球３０は、前述し
たように、自動求心作用によって穴２２Ａの中心に自動
的に移動する。したがって、測定球３０を穴２２Ａに沿
って下降させると、測定球３０の中心の軌跡は、穴２２
Ａの中心線に一致する。例えば、図６に示すように、穴
２２Ａが湾曲して形成されている場合、測定球３０は、
一点鎖線で示す穴２２Ａの中心線に沿って移動する。し
たがって、圧電センサ３８、３８…の検出値から回転モ
ーメントを算出し、測定球３０の中心位置の軌跡を求め
ることにより、穴２２Ａの中心線を求めることができ
る。これにより、穴２２Ａの曲率等を測定できる。同様
に、穴２２Ａが屈曲している場合には、その屈曲角度を
求めることができ、穴２２Ａが斜めに形成されている場
合には、穴２２Ａの角度を求めることができる。
縮空気を供給した穴２２Ａに測定球３０を挿入し、該測
定球３０を穴２２Ａの奥行き方向に移動させながら、測
定球３０の位置を所定間隔ごとに複数箇所（或いは連続
して）検出する。測定時における測定球３０は、前述し
たように、自動求心作用によって穴２２Ａの中心に自動
的に移動する。したがって、測定球３０を穴２２Ａに沿
って下降させると、測定球３０の中心の軌跡は、穴２２
Ａの中心線に一致する。例えば、図６に示すように、穴
２２Ａが湾曲して形成されている場合、測定球３０は、
一点鎖線で示す穴２２Ａの中心線に沿って移動する。し
たがって、圧電センサ３８、３８…の検出値から回転モ
ーメントを算出し、測定球３０の中心位置の軌跡を求め
ることにより、穴２２Ａの中心線を求めることができ
る。これにより、穴２２Ａの曲率等を測定できる。同様
に、穴２２Ａが屈曲している場合には、その屈曲角度を
求めることができ、穴２２Ａが斜めに形成されている場
合には、穴２２Ａの角度を求めることができる。
【００２９】このように測定装置５０によれば、測定球
３０を穴２２Ａに沿って移動させながら圧電センサ５
４、５４…で複数箇所検出することによって、穴２２Ａ
の中心位置を複数箇所測定することができ、穴２２Ａの
中心線を求めることができる。
３０を穴２２Ａに沿って移動させながら圧電センサ５
４、５４…で複数箇所検出することによって、穴２２Ａ
の中心位置を複数箇所測定することができ、穴２２Ａの
中心線を求めることができる。
【００３０】ところで、測定装置５０は、圧電センサ５
４、５４…の検出値を合算することによって測定球３０
が受ける全抗力を算出できる。したがって、この算出値
をマスターの基準値と比較することにより、第１の実施
の形態と同様、穴２２Ａの内径を求めることができる。
例えば、図７に示すように、穴２２Ａに縮径部や拡径部
がある場合、穴２２Ａの内径を複数箇所求めることによ
り、縮径部や拡径部の形状を求めることもできる。
４、５４…の検出値を合算することによって測定球３０
が受ける全抗力を算出できる。したがって、この算出値
をマスターの基準値と比較することにより、第１の実施
の形態と同様、穴２２Ａの内径を求めることができる。
例えば、図７に示すように、穴２２Ａに縮径部や拡径部
がある場合、穴２２Ａの内径を複数箇所求めることによ
り、縮径部や拡径部の形状を求めることもできる。
【００３１】さらに、測定装置５０は、各圧電センサ５
４、５４…の検出値から測定球３０の中心位置と穴２２
Ａの内径とが同時に求まる。したがって、穴２２Ａが複
雑な形状な場合（即ち、穴２２Ａの中心線が非直線状
で、且つ一定径でない場合）であっても、その形状を求
めることができる。例えば、図８に示すように穴２２Ａ
が形成されていた場合、穴２２Ａの奥行き方向に測定球
３０を移動させると、測定球３０は一点鎖線で示す穴２
２Ａの中心線に沿って移動する。このときの圧電センサ
５４、５４…の検出値から、測定球３０の受ける抗力と
回転モーメントを算出することにより、穴２２Ａの内径
と中心位置が求まる。この穴２２Ａの内径と中心位置と
を複数箇所求めることによって、穴２２Ａの形状を具体
的に取得することができる。このように測定装置５０
は、穴２２Ａの中心位置と内径とを複数箇所求めること
ができるので、様々な穴の形状を求めることができる。
４、５４…の検出値から測定球３０の中心位置と穴２２
Ａの内径とが同時に求まる。したがって、穴２２Ａが複
雑な形状な場合（即ち、穴２２Ａの中心線が非直線状
で、且つ一定径でない場合）であっても、その形状を求
めることができる。例えば、図８に示すように穴２２Ａ
が形成されていた場合、穴２２Ａの奥行き方向に測定球
３０を移動させると、測定球３０は一点鎖線で示す穴２
２Ａの中心線に沿って移動する。このときの圧電センサ
５４、５４…の検出値から、測定球３０の受ける抗力と
回転モーメントを算出することにより、穴２２Ａの内径
と中心位置が求まる。この穴２２Ａの内径と中心位置と
を複数箇所求めることによって、穴２２Ａの形状を具体
的に取得することができる。このように測定装置５０
は、穴２２Ａの中心位置と内径とを複数箇所求めること
ができるので、様々な穴の形状を求めることができる。
【００３２】なお、上述した実施の形態は、回転モーメ
ントを求めるために４個の圧電センサ５４、５４…を設
けたが、３個以上の圧電センサ５４であればよい。ま
た、圧電センサ５４の代わりにロードセルを用いてもよ
い。
ントを求めるために４個の圧電センサ５４、５４…を設
けたが、３個以上の圧電センサ５４であればよい。ま
た、圧電センサ５４の代わりにロードセルを用いてもよ
い。
【００３３】図９は、第３の実施の形態の測定装置６２
の構造を示すブロック図である。
の構造を示すブロック図である。
【００３４】同図に示す測定装置６２は、支持部材３２
の上端の円盤５２が、３個以上の圧電素子（不図示）を
介してＸ軸Ｙ軸ステージ６４に取り付けられ、該Ｘ軸Ｙ
軸ステージ６４がアーム３６に取り付けられる。Ｘ軸Ｙ
軸ステージ６４は、円盤５２を水平方向にスライド自在
に支持するとともに、内蔵するセンサ（不図示）によっ
て円盤５２の位置を検出する。
の上端の円盤５２が、３個以上の圧電素子（不図示）を
介してＸ軸Ｙ軸ステージ６４に取り付けられ、該Ｘ軸Ｙ
軸ステージ６４がアーム３６に取り付けられる。Ｘ軸Ｙ
軸ステージ６４は、円盤５２を水平方向にスライド自在
に支持するとともに、内蔵するセンサ（不図示）によっ
て円盤５２の位置を検出する。
【００３５】上記の如く構成された測定装置６２は、各
圧電素子の検出値が等しくなるまで、Ｘ軸Ｙ軸ステージ
６４で円盤５２の位置を調節する。これにより、測定球
３０が受ける抗力が穴２２Ａの軸方向と一致する。した
がって、Ｘ軸Ｙ軸ステージ６４に内蔵するセンサによっ
て円盤５２の位置を検出することにより、測定球３０の
中心位置が求まる。これにより、穴２２Ａの中心線を求
めることができる。
圧電素子の検出値が等しくなるまで、Ｘ軸Ｙ軸ステージ
６４で円盤５２の位置を調節する。これにより、測定球
３０が受ける抗力が穴２２Ａの軸方向と一致する。した
がって、Ｘ軸Ｙ軸ステージ６４に内蔵するセンサによっ
て円盤５２の位置を検出することにより、測定球３０の
中心位置が求まる。これにより、穴２２Ａの中心線を求
めることができる。
【００３６】なお、上述した第３の実施の形態におい
て、支持部材３２を剛体で構成するとともに、該支持部
材３２をＸ軸Ｙ軸ステージ６４に直接連結してもよい。
この場合、測定球３０の位置に応じて支持部材３２の上
端位置が変わるので、Ｘ軸Ｙ軸ステージ６４に内蔵する
センサによって測定球３０の位置を検出できる。
て、支持部材３２を剛体で構成するとともに、該支持部
材３２をＸ軸Ｙ軸ステージ６４に直接連結してもよい。
この場合、測定球３０の位置に応じて支持部材３２の上
端位置が変わるので、Ｘ軸Ｙ軸ステージ６４に内蔵する
センサによって測定球３０の位置を検出できる。
【００３７】また、図１０に示すように、フローティン
グ機構を用いて支持部材３２をアーム３６に取り付けて
もよい。図１０に示す支持部材３２は、剛体で構成され
ており、該支持部材３２の上端には、円盤５２に取り付
けられている。円盤５２は、静圧流体軸受５８によって
水平方向にスライド自在に支持される。前記静圧流体軸
受５８は、図１１に示すように、光学式エンコーダや磁
気スケール等の位置検出センサ６０、６０を備えてお
り、該位置検出センサ６０によって円盤５２の位置、即
ち測定球３０の水平面上の位置を検出する。この位置検
出センサ６０で検出した測定球３０の水平面上の位置
と、リニアスケール４６で検出した測定球３０の鉛直方
向の位置とに基づいて、測定球３０の位置が算出され
る。これにより、測定球３０を穴２２Ａに通過させた際
に測定球３０の中心位置の軌跡を求めることができ、穴
２２Ａの中心線を求めることができる。
グ機構を用いて支持部材３２をアーム３６に取り付けて
もよい。図１０に示す支持部材３２は、剛体で構成され
ており、該支持部材３２の上端には、円盤５２に取り付
けられている。円盤５２は、静圧流体軸受５８によって
水平方向にスライド自在に支持される。前記静圧流体軸
受５８は、図１１に示すように、光学式エンコーダや磁
気スケール等の位置検出センサ６０、６０を備えてお
り、該位置検出センサ６０によって円盤５２の位置、即
ち測定球３０の水平面上の位置を検出する。この位置検
出センサ６０で検出した測定球３０の水平面上の位置
と、リニアスケール４６で検出した測定球３０の鉛直方
向の位置とに基づいて、測定球３０の位置が算出され
る。これにより、測定球３０を穴２２Ａに通過させた際
に測定球３０の中心位置の軌跡を求めることができ、穴
２２Ａの中心線を求めることができる。
【００３８】なお、上述した第１、２、３の実施の形態
では、圧縮空気の流れに逆らって測定球３０を移動させ
たが、これに限定するものではなく、圧縮空気の流れる
方向に測定球３０を移動させながら測定してもよい。
では、圧縮空気の流れに逆らって測定球３０を移動させ
たが、これに限定するものではなく、圧縮空気の流れる
方向に測定球３０を移動させながら測定してもよい。
【００３９】また、穴２２Ａの供給する流体は、圧縮空
気に限定するものではなく、空気以外の気体や液体を穴
２２Ａに供給してもよい。
気に限定するものではなく、空気以外の気体や液体を穴
２２Ａに供給してもよい。
【００４０】また、穴２２Ａに供給する流体の温度を制
御する温度制御手段を設けてもよい。
御する温度制御手段を設けてもよい。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る穴の形
状測定方法及び装置によれば、流体が供給される穴の奥
行き方向に沿って浮子を移動し、該浮子の位置と穴の内
径を複数箇所検出したので、様々な穴の形状を測定する
ことができる。
状測定方法及び装置によれば、流体が供給される穴の奥
行き方向に沿って浮子を移動し、該浮子の位置と穴の内
径を複数箇所検出したので、様々な穴の形状を測定する
ことができる。
【図１】本発明に係る穴の形状測定装置の第１の実施の
形態の構造を示すブロック図
形態の構造を示すブロック図
【図２】図１に示した穴の形状測定装置の特徴部分を示
す側面断面図
す側面断面図
【図３】本発明に係る穴の形状測定装置の第２の実施の
形態の構造を示すブロック図
形態の構造を示すブロック図
【図４】図３に示した穴の形状測定装置の特徴部分を示
す側面図
す側面図
【図５】図４の５−５線に沿う断面図
【図６】図３に示した穴の形状測定装置の作用を示す説
明図
明図
【図７】図３に示した穴の形状測定装置の作用を示す説
明図
明図
【図８】図３に示した穴の形状測定装置の作用を示す説
明図
明図
【図９】本発明に係る穴の形状測定装置の第３の実施の
形態の構造を示すブロック図
形態の構造を示すブロック図
【図１０】図９と異なる測定球の支持構造を示す側面図
【図１１】図１０の１１−１１線に沿う断面図
１０…測定装置、１２…空気源、１６…レギュレータ、
１８…Ａ／Ｅ変換器、２０…管制部、２２…ワーク、２
２Ａ…穴、２８…測定台、２８Ａ…供給口、３０…測定
球、３２…支持部材、３６…アーム、４６…リニアスケ
ール、５４…圧電センサ
１８…Ａ／Ｅ変換器、２０…管制部、２２…ワーク、２
２Ａ…穴、２８…測定台、２８Ａ…供給口、３０…測定
球、３２…支持部材、３６…アーム、４６…リニアスケ
ール、５４…圧電センサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特公 昭26−4492（ＪＰ，Ｂ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01B 13/00 - 13/24
Claims (8)
- 【請求項１】 穴の内径を穴の奥行き方向に沿って複数
箇所測定して前記穴の形状を取得する穴の形状測定方法
であって、 流体を供給した穴に浮子を挿入し、該浮子を前記穴の奥
行き方向に沿って移動させながら、前記流体が穴内壁と
前記浮子との隙間を通過する際の背圧、流量、又は前記
浮子が受ける抗力を複数箇所検出し、該検出値を基準値
と比較して前記穴の内径に換算することを特徴とする穴
の形状測定方法。 - 【請求項２】 穴の内径を穴の奥行き方向に沿って複数
箇所測定して前記穴の形状を取得する穴の形状測定装置
であって、 前記穴に流体を供給する流体供給手段と、 前記穴に挿入される浮子と、 該浮子を前記穴の奥行き方向に沿って移動させる移動手
段と、 前記流体が穴内壁と前記浮子との隙間を通過する際の背
圧、流量、又は前記浮子が受ける抗力を複数箇所検出す
る検出手段と、 該検出手段で検出した検出値を基準値と比較して前記穴
の内径に換算する換算手段と、 を備えたことを特徴とする穴の形状測定装置。 - 【請求項３】 穴の中心線を測定して穴の形状を取得す
る穴の形状測定方法であって、 流体を供給した穴に浮子を挿入し、該浮子を前記穴の奥
行き方向に沿って移動させながら前記浮子の位置を複数
箇所検出し、該検出値から穴の中心線を求め、該中心線
に基づいて穴の形状を取得することを特徴とする穴の形
状測定方法。 - 【請求項４】 穴の中心線を測定して穴の形状を取得す
る穴の形状測定装置であって、 前記穴に流体を供給する流体供給手段と、 前記穴に挿入される浮子と、 該浮子を前記穴の奥行き方向に沿って移動させる移動手
段と、 前記浮子の位置を複数箇所検出する位置検出手段と、 を備えたことを特徴とする穴の形状測定装置。 - 【請求項５】 穴の内径を穴の奥行き方向に沿って複数
箇所測定するとともに、前記穴の中心線を測定して、穴
の形状を取得する穴の形状測定方法であって、 流体を供給した穴に浮子を挿入し、該浮子を前記穴の奥
行き方向に沿って移動させながら、前記流体が穴内壁と
前記浮子との隙間を通過する際の背圧、流量、又は前記
浮子が受ける抗力と、前記浮子の位置とを複数箇所検出
し、背圧、流量、又は前記浮子が受ける抗力の検出値を
基準値と比較して前記穴の内径に換算するとともに、前
記浮子の位置の検出値から前記穴の中心線を求め、該穴
の中心線と前記穴の内径とに基づいて前記穴の形状を取
得することを特徴とする穴の形状測定方法。 - 【請求項６】 穴の内径を穴の奥行き方向に沿って複数
箇所測定するとともに、前記穴の中心線を測定して、穴
の形状を取得する穴の形状測定装置であって、 前記穴に流体を供給する流体供給手段と、 前記穴に挿入される浮子と、 該浮子を前記穴の奥行き方向に沿って移動させる移動手
段と、 前記流体が穴内壁と前記浮子との隙間を通過する際の背
圧、流量、又は前記浮子が受ける抗力を複数箇所検出す
る検出手段と、 該検出手段で検出した検出値を基準値と比較して前記穴
の内径に換算する換算手段と、 前記浮子の位置を複数箇所検出する位置検出手段と、 を備えたことを特徴とする穴の形状測定装置。 - 【請求項７】 前記位置検出手段は、前記浮子が受ける
抗力を３以上の方向に分割して検出することを特徴とす
る請求項４又は６記載の穴の形状測定装置。 - 【請求項８】 前記浮子は、弾性体で支持されているこ
とを特徴とする請求項２、４、６又は７記載の穴の形状
測定装置。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP2000174155A JP3390970B2 (ja) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | 穴の形状測定方法及び装置 |
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| JP2000174155A JP3390970B2 (ja) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | 穴の形状測定方法及び装置 |
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| JP2006007369A (ja) * | 2004-06-25 | 2006-01-12 | Nippei Toyama Corp | 工作機械における被測定物の表面形状判定装置 |
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| JP2009150780A (ja) * | 2007-12-20 | 2009-07-09 | Honda Motor Co Ltd | 背圧式気体マイクロメータ、複数の被検査孔部の内径同時検査システムおよび内径同時検査方法 |
| JP2010044042A (ja) * | 2008-07-14 | 2010-02-25 | Nikon Corp | 保管装置及び同保管装置を備えた計測装置 |
| CN107643058B (zh) * | 2017-10-29 | 2024-01-12 | 无锡万耐特自动化设备股份公司 | 多截面气动测量规 |
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| CA1153884A (en) * | 1980-09-03 | 1983-09-20 | Alvin D. Goolsby | Method for determination of internal pipeline or tubing corrosion |
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| JP3414362B2 (ja) * | 2000-05-23 | 2003-06-09 | 株式会社東京精密 | 外径測定方法及び装置 |
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2000
- 2000-06-09 JP JP2000174155A patent/JP3390970B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2001
- 2001-12-05 WO PCT/JP2001/010635 patent/WO2003048683A1/ja active Application Filing
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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