JP4644190B2 - 曲率半径測定装置 - Google Patents

Description

本発明は曲率半径測定装置に関し，曲げ加工材等の所定の曲率で湾曲された被測定対象物の外径及び／又は内径を測定する曲率半径測定装置に関する。

部品搬送機器，建築，造船，航空機製造等の各種の分野において，鋼板やその他の金属板，アングル材やパイプ材，Ｈ型鋼等の各種材料が所望の曲率に曲げ加工されて使用されており，このような曲げ加工がされた加工材は，所望の曲率に湾曲されているか否かが検査される。

このような検査方法としては，測定面の任意の二点以上の接触位置と，この接触位置の中心における測定面までの長さを測定し，接触位置における座標と測定面迄の長さとの関係から，測定面の曲率半径を測定することが行われている。

このような測定方法により測定面の曲率半径を測定する装置の一例として，図１０に示すように一対の脚部７２，７３を備えた略コ字状に形成されたフレーム７０の前記脚部７２，７３の先端を測定面に接触させると共に，このフレームの本体部分７１の中央に設けられた長さセンサ７５により，測定面迄の長さを測定することにより測定面の曲率を測定可能とした曲げ加工材の半径測定装置がある（特開２０００−１２１３４５号公報参照）。

また，レンズ等の光学部品の曲率半径を測定する装置として，図１１に示すように３点（図中には２点のみを表示）における点接触にて測定外領域をホルダ９１で支え，測定領域の頂点の位置を変位センサ９５により測定し，この測定値と前記ホルダ９１における点接触位置の座標から被検面の曲率半径を測定可能とした曲率半径測定システムがある（特開２０００−２２７３２２号公報参照）。

この発明の先行技術文献情報としては次のものがある。
特開２０００−１２１３４５号公報（第１−７頁，図１） 特開２０００−２２７３２２号公報（第１−６頁，図１）

以上のように構成された従来の測定装置のうち，特許文献１に示す半径測定装置にあっては，測定面と接触される脚部７２，７３，長さセンサ７５が取り付けられた本体部分７１から成る前述のフレーム７０は，各部の位置が固定された形状を有するものであるために，この測定装置により測定可能な測定面の曲率はフレーム７０のサイズにより制約される。

従って，測定面の曲率半径が小さく，脚部７２，７３の先端間の長さがこの曲率半径に対して大きくなると，長さセンサ７５により測定する測定面迄の長さが減少して測定値に誤差が生じ易くなり，また，測定面の曲率半径が脚部先端間長さの１／２以下である場合には測定が不能となる。

一方，前掲の特開２０００−２２７３２２号公報として示した曲率半径測定装置にあっては，測定面との検知点である球９２の位置を，各球９２が同一円周上となるように可変に構成しているため，検査対象物のサイズ変更に対してもこの球９２の位置を変更することにより測定することができるものとなっている。

しかし，前述のように，この曲率半径測定装置による曲率半径の測定は，被検面の頂点高さが被検面の曲率半径，ホルダとの検知点を通る円の直径に応じて変わることに伴い，被検面の頂点の高さから被検面の曲率半径を求めるものであるために（特開２０００−２２７３２２号公報の「００２０」欄），被検面の曲率半径の算出は，複数の変数により求める必要がある。

そのため，このような曲率半径の算出を付属の計算機等により行わせるためには，検知点の位置を変更する度にその座標を入力する必要がある。

また，正確な測定を行うためには，測定面と接触する前述の脚部７２，７３先端を，点として測定対象面に接触させる必要があり，そのために脚部７２，７３の先端が鋭利な形状となるが，このように鋭利な先端形状を有する脚部７２，７３の先端を測定面に接触させると，測定面が傷付くおそれがある。

また，測定面との接触を繰り返すうちに脚部７２，７３の先端が摩耗等すると，測定面と脚部先端との点接触が行われず，誤差が生じて測定を正確に行うことができないという欠点を有している。

また，特開２０００−２２７３２２号公報に記載の装置にあっては，測定面とホルダ９１との接触を，ホルダ９１に設けた球９２により行うことにより，前掲の特許文献１に記載の測定装置のように鋭利に形成された先端部を測定面と接触させる場合のように，測定面を傷付けることが防止し得るものと予想されるが，図１２に示すように被検面の曲率半径が変化すると，球９２の表面に対する測定面の接触位置，すなわち検知点の座標にずれが生じる。また，被検面の曲率が同一であっても，検知点である球９２の位置を変更する場合には，同様に検知点の座標がずれる。そして，このような座標のずれは，測定結果の誤差要因となる。

特開２０００−２２７３２２号公報に記載の装置にあっては，高精度な曲率半径の測定を行うためには，ホルダでの被検面の検知点の変化等の誤差要因を考慮した十分な対策を行うか，補正を行う必要があるとしており，特開２０００−２２７３２２号公報に記載の発明にあっては，このような誤差要因を除くために，予め曲率半径を高精度に測定してあるマスター（原器）を利用し，マスターと検査面との頂点の高さの差から被検面の曲率半径を計算する比較測定を行うものとしている（特開２０００−２２７３２２号公報の「００２０」欄）。その結果，被検面の測定に多大な労力の負担を強いられるものとなっている。

本発明は，上記従来技術における欠点を解消するためになされたものであり，比較的簡単な構成でありながら各種サイズ，各種曲率の測定対象物に対して容易に適用することができると共に，測定対象物のサイズや曲率半径の変更，測定面に対する検知点の座標の変更等によっても，補正値等の入力を行うことなく単一の測定値（後述する摺動体の移動長さ）のみに基づいて測定面の曲率半径を測定することができ，しかも，短時間で簡単に測定面の曲率半径を測定することのできる曲率半径測定装置を提供することを目的とする。

また，本発明の別の目的は，測定面の曲率半径の変化等により，測定面との検知点が変化した場合であっても，これに伴う補正値等の入力を不要とした曲率半径測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明の曲率半径測定装置は，
測定面Ｗの接線に直角な対称軸ＢＯ上に配置されるスケール１０と，該スケールの一端に配置される中央検知点Ｂを有する中央接触子２１と，該中央接触子２１の両側で，前記中央検知点Ｂを対称中心として等半径の円周軌道上を移動自在に設けた二の移動接触子２２，２３とを備え，且つ，前記スケール上の中央接触子２１及び前記両移動接触子２２，２３との相対的な同期移動に連動して前記スケール１０上を変位する変位点Ｄと前記中央検知点Ｂの長さを得る計測手段とから成り，
前記各接触子２１〜２３の前記測定面Ｗとの接触部分をいずれも同一曲率の円弧状に形成すると共に，
前記計測手段を，前記スケール１０の長さ方向に取り付けた磁気記録体と，前記磁気記録体が記憶した位置情報を読み取るための位置読み取りユニット６１と，該位置読み取りユニット６１により読み取られた位置データに基づいて曲率半径Ｒを演算処理すると共にこれを表示するＥＬあるいは液晶画面から成る表示ユニット６２により構成したことを特徴とする（請求項１に対応）。

前記中央検知点Ｂは，前記スケール１０の一端に取り付けられた中央接触子２１の軸心から成り，前記二の移動検知点Ａ，Ｃは，前記円周軌道上を移動可能な移動接触子２２，２３の軸心から成ると共に，前記スケール上の変位点Ｄを有する例えば計測ユニットを備えた摺動体５０を，それぞれリンク機構３０，４０（３１−３２，４１−４２）を介して前記中央接触子２１及び移動接触子２２，２３と連結することができる（請求項２に対応）。

前述の構成において，前記リンク機構３０，４０は，前記スケール１０一端の中央接触子２１を対称中心とした対称位置の円周軌道上で前記二の移動接触子２２，２３を移動させる接触子連結杆３１，３２と，該接触子連結杆３１，３２の他端に，一端を連結され，他端を前記スケール１０上を変位する変位点を成す摺動体５０に連結された摺動体連結杆４１，４２を有すると共に，前記読み取りユニット６１を前記摺動体５０に取り付けた構成としても良い。（請求項３に対応）。

また，前記中央接触子２１及び前記移動接触子２２，２３の外周面の直径方向断面形状を直線状あるいは，同一曲率の円弧状とすれば，測定面Ｗの断面形状に対応した正確な測定ができる（請求項４に対応）。

また，前述の接触子連結杆３１，３２及び又は前記摺動体連結杆４１，４２は，それぞれ測定面Ｗの反対方向に同一曲率で膨出する円弧状に形成しても良い（請求項５に対応）。

さらに，前記接触子連結杆３１，３２の前記中央接触子２１の連結点Ｂから前記摺動体連結杆４１，４２の軸着位置Ａ，Ｃ迄の直線長さに対し，
前記摺動体連結杆４１，４２の，前記接触子連結杆３１，３２との軸着位置Ａ，Ｃから前記摺動体５０との軸着位置となる変位点Ｄ迄の直線長さを長く構成することもできる（請求項６に対応）。

以上述べた本発明の構成により，本発明は下記の効果を奏する。

すなわち，本発明は，測定する曲率半径Ｒに応じて測定面Ｗに対する各検知点間の相対移動に伴う，対称軸上の変位点の移動長さを計測するのみで前記曲率半径が測定され，各種曲率半径Ｒの測定対象物に対して広範に適用することができる曲率半径測定装置を提供することができた。

また，測定対象物の曲率半径Ｒは，測定面Ｗの接線に直角な対称軸ＢＯを成すスケール１０上を移動した変位点Ｄを成す摺動体５０の移動長さＢＤを計測するのみで簡単に求めることができ，各接触子２１〜２３の位置座標等を測定等することなく，前記摺動体５０の移動長さＢＤのみを測定することにより容易に測定面Ｗの曲率半径Ｒを測定することができる曲率半径測定装置を提供することができた。

さらに，中央接触子２１を対称中心とした同一半径の円周軌道上を，各移動接触子２２，２３がスケール１０を測定面の接線に直角な対称軸で対称に移動する構成とすると共に，各接触子を例えばローラ等の円形又は円弧状と成し，これらの接触子２１〜２３の円弧の中心位置，各検知点Ａ，Ｂ，Ｃにおいて前記接触子連結杆３１，３２を連結した構成とする場合には，これらの接触子２１〜２３を測定面Ｗに接触させた際，該接触子２１〜２３と測定面Ｗとの各接触点Ｈ，Ｆ，Ｇが常に測定面Ｗの円周の中心Ｏと，各接触子の中心，検知点Ａ，Ｂ，Ｃ間を結ぶ直線上に位置するために，測定面Ｗとの検知点における座標ではなく，各接触子２１〜２３の中心，検知点Ａ，Ｂ，Ｃの位置に基づいて測定面Ｗの曲率半径Ｒを求めることができ，曲率半径Ｒの相違による検知点の座標の変化を誤差要因として考慮することが不要となる。

また，接触子連結杆３１，３２の測定面Ｗ側の一辺を湾曲形状とした構成にあっては，測定対象の外径を測定する際に接触子連結杆３１，３２が測定面Ｗに接触することを防止することができ，その結果測定範囲とする曲率半径Ｒの範囲を拡張することができた。

さらに，前記接触子連結杆３１，３２の前記中央接触子２１の連結点Ｂから前記摺動体連結杆４１，４２の軸着位置Ａ，Ｃ迄の直線長さに対し，前記摺動体連結杆４１，４２の，前記接触子連結杆３１，３２との軸着位置Ａ，Ｃから前記摺動体５０との軸着位置Ｄ迄の直線長さを長く構成する場合には，中央接触子２１と移動接触子２２，２３との相対的な位置関係を，前記中央接触子２１の中心，検知点Ｂが，移動接触子２２，２３の中心，検知点Ａ，Ｃと，摺動体５０に対する摺動体連結杆４１，４２の軸着点Ｄを結ぶ三角形ＡＣＤ内に位置する外径の測定位置，及び三角形ＡＣＤ外に位置する内径の測定位置のいずれの位置にも変位させることができ，内径，外径のいずれの測定に対しても使用することのできる曲率半径Ｒの測定装置を提供することができた。

さらに摺動体５０の基準位置からの移動長さを計測する計測ユニット６０を設け，計測した長さ（ＢＤ）に基づいて曲率半径Ｒを演算処理する手段と，これを表示するＥＬあるいは液晶画面から成る表示ユニット６２を前記中央接触子２１上又は摺動体５０上に計測ユニット６０を設ければ，Ｒ測定を自動で行うことができる曲率半径測定装置を提供することができた。

以下，本発明の実施形態につき添付図面を参照しながら説明する。

共通の構成
本発明の曲率半径測定装置１は，長さ計測用の測定面の接線に直角な対称軸ＢＯの一端に取り付けられた中央検知点Ｂと，この中央検知点Ｂを対称中心に等長さに配置された図示の実施形態にあっては，２つの移動検知点Ｃ，Ａを成す移動接触子２２，２３とを備え，各移動接触子２２，２３と前記中央検知点Ｂを成す中央接触子２１とを，接触子連結杆３１，３２に軸着して連結することで，各移動接触子２２，２３がいずれも中央接触子２１を対称中心とした同一半径の円周軌道上を移動可能と成すと共に，前記各移動接触子２２，２３を，前記測定面の接線に直角な対称軸に対称に移動可能に配置している。

図示実施形態では，前記各移動接触子２２，２３をリンクして移動させるリンク３１，３２から成る機構３０を設けている。

そして，対称軸上に設けたスケール１０上を前記対称軸上の測定面における仮想中心Ｏと接触子２１〜２３上の検知点Ａ，ＢまたはＢ，Ｃによる角度∠ＡＢＯまたは∠ＡＢＣまたは∠ＯＢＣに対応して，変位移動する変位点たる摺動体５０を設け，前記スケール１０上を移動する前記摺動体５０の，基準位置からの変位点Ｄの変位位置に基づいて，測定面Ｗの曲率半径Ｒを測定可能としたものである。

〔実施形態１〕
図１（図６紙面右側）及び図２（Ａ）に示す曲率半径測定装置１は，測定対象の内径を測定するための曲率半径測定装置１の一例であり，図１に示すように，所定長の棒状に形成された対称軸ＢＯ上に位置する長さ計測用のスケール１０と，このスケール１０の一端に取り付けられた中央接触子２１と，この中央接触子２１を対称中心として等しい長さに配置された２個の移動接触子２２，２３と，前記各接触子２１〜２３間を連結するリンク機構３０を成す接触子連結杆（３１，３２），及び，前記スケール１０上を摺動変位する変位点Ｄたる摺動体５０を備えている。

また，前記移動接触子２２，２３の移動に同期連動して，前記摺動体５０を相対的に前記スケール１０の長さ方向に摺動させると共に，前記２つの移動接触子２２，２３を前記スケールを対称軸として対称に移動させるリンク機構４０として，一端部４１ａ，４２ａが前記各移動接触子２２，２３を介して前記接触子連結杆３１，３２に軸着されていると共に，他端４１ｂ，４２ｂが前記摺動体５０に軸着された，摺動体連結杆４１，４２を備えている。

図示の実施形態にあっては，リンク機構３０，４０を成す前述の接触子連結杆３１，３２と，摺動体連結杆４１，４２とを同一長さ，同一形状とし，２つの移動接触子２２，２３がその可動範囲内のいずれの位置にある場合においても，接触子連結杆３１，３２及び摺動体連結杆４１，４２が常に菱形を形成するように構成しているが，接触子連結杆３１，３２と，摺動体連結杆４１，４２とは，図示のように必ずしも同一形状，同一長さに形成する必要はなく，各移動接触子２２，２３が中央接触子２１を対称中心として同一円周軌道上を移動可能と成すと共に，スケール１０を対称軸として対称に移動するものであれば，その形状，長さは異なるものとして構成しても良い。

また，図示の実施形態にあっては，摺動体連結杆４１，４２の一端４１ａ，４２ａを前述の移動接触子２２，２３に軸着することにより，この移動接触子２２，２３を介して接触子連結杆３１，３２に連結しているが，この摺動体連結杆４１，４２の一端４１ａ，４２ａは，これを直接，接触子連結杆３１，３２に連結するものとしても良い。

このようにして，各移動接触子２２，２３及び接触子連結杆３１，３２；摺動体連結杆４１，４２に取り付けられる接触子２１〜２３としては，各種の形状を採用可能であるが，好ましくは，前述の接触子連結杆及び摺動体連結杆３１，３２；４１，４２との連結位置の中心，各検知点Ａ，Ｂ，Ｃを中心とした円形又は円弧状に形成することが好ましく，本実施形態にあっては，中央接触子２１を，対称軸ＢＯ上に位置するスケール１０の一端に，該スケール１０と一体的に形成された円弧状に形成すると共に，その中心を貫通する軸孔に挿入された軸２４に接触子連結杆３１，３２の一端部３１ａ，３２ａを連結し，前記軸２４の中心，検知点Ｂが，中央接触子２１の外径の中心となるように構成している。

また，移動接触子２２，２３として，中央に軸孔が形成された無端環状のローラを使用し，このローラの軸孔に挿入された軸２５，２６に前述の接触子連結杆３１，３２の他端部３１ｂ，３２ｂと，摺動体連結杆４１，４２の一端部４１ａ，４２ａとをそれぞれ連結し，接触子２２，２３の外径が前記軸２５，２６の軸芯Ｃ，Ａを中心とする円を成すように形成している。

これらの接触子２１，２２，２３は，例えば測定面Ｗとの接触部分を断面円弧状に形成されたものとすることもできるが，本実施形態にあっては図２（Ａ）に示すようにその外周を扁平（直線）に形成すると共に，厚みＴを比較的肉厚とすることにより，測定面Ｗに接触させた際にスケール１０を測定面Ｗ（例えば，パイプ等円筒体内径面）に対して直交方向に容易に配置することができるように構成している。

なお，図１及び図２（Ａ）中，６０は，計測ユニットであり，前記対称軸ＢＯ，すなわち，対称軸ＢＯ上に位置するスケール１０上における前記摺動体５０の移動長さを測定するため摺動体５０上に設けられ，これと連動してスケール１０上を相対移動する。

この計測ユニット６０は，基準位置（例えば，３つの接触子が同一直線上に並んだ，曲率半径Ｒの中心Ｏが無限遠点にある位置，本明細書において「基準位置」という）を示すスケール１０上の位置から前記摺動体５０が移動した長さから後述角度θを得，この移動長さに基づく曲率半径Ｒを測定する。

図示の実施形態にあっては，図２（Ａ）に示すように，前述のスケール１０の表面長さ方向にマグネットスケール１１等を貼着しておくと共に，計測ユニット６０に，このマグネットスケール１１に磁気データとして記憶された位置情報を読み取るための位置読み取りユニット６１，該位置読み取りユニット６１により読み取られた位置データに基づいて曲率半径Ｒを演算処理し，これを表示するＥＬあるいは液晶画面等を備えた表示ユニット６２を設けている。

また，同図図示の実施形態にあっては，摺動体５０としてスケール１０を包囲する角筒状の部材を使用しているが，２本の摺動体連結杆４１，４２の他端４１ｂ，４２ｂを，共にスケール１０の長さ方向に移動させることができるものであればこの形状に限定されず，例えばスケール１０に形成された溝や長孔内に嵌合又は挿入された摺動体等として構成しても良く，各種形状を採用することが可能である。

以上のように構成された曲率半径測定装置１の前記接触子２１〜２３のいずれもが測定面Ｗに対して接触するように，スケール１０上において前述の摺動体５０の位置を決定するとこの位置において，計測ユニット６０が，対称軸ＢＯ上に位置するスケール１０上の基準位置からの摺動体５０の移動長さを測定する。

このとき，移動接触子２２，２３は，測定対象の測定面Ｗの曲率に合わせて，測定面Ｗの曲率半径Ｒが小さい場合には，移動接触子２２，２３間の位置を狭めることから，曲率半径Ｒが比較的小さい測定面Ｗの測定に対しても適用することができ，測定対象とする曲率半径Ｒは広範である。

このようにして測定された，スケール１０上の摺動体５０の位置に基づいて，測定面Ｗの曲率半径Ｒを算出する方法の一例につき，図３（Ａ）を参照して説明すると，接触子連結杆３１，３２と，摺動体連結杆４１，４２とが，いずれも同一長さに形成された本実施形態の曲率半径測定装置１にあっては，移動接触子２３と，中央接触子２１の中心，検知点間長さＡＢと，移動接触子２３の中心，検知点Ａと，摺動体５０に設けられた軸２７の軸芯Ｄ間の長さＡＤはいずれもその長さがＬで等しく，また，三角形ＡＢＤは，角ＡＢＤと角ＡＤＢを同一角とした二等辺三角形となっている。

また，移動接触子２３の中心，検知点Ａと測定面Ｗの曲率半径Ｒの中心Ｏ間の長さＡＯ，中央接触子２１の中心，検知点Ｂと測定面Ｗの曲率半径Ｒの中心Ｏ間の長さＢＯは，いずれも測定面Ｗの曲率半径Ｒに対して接触子２１〜２３の半径分短い長さＸで一定であり，三角形ＯＡＢは，角ＯＡＢと角ＯＢＡを同一角度とした二等辺三角形を構成している。

ここで，三角形ＡＢＤの角ＡＢＤと，三角形ＯＡＢの角ＯＢＡは，同一角であることから，この２つの三角形ＡＢＤ及びＯＡＢは，内角の全てを共通とする相似形であり，辺ＡＢと，辺ＢＤの比は，辺ＯＡと辺ＡＢの比と一致する。

従って，辺ＯＡの長さＸは，ＡＢ間の長さをＬ，ＢＤ間の長さをＹとすると，
Ｘ＝Ｌ×（Ｌ／Ｙ） で表すことができる。

上記式は，一定値Ｌと測定値Ｙ，すなわち，長さから直接Ｘを求めているが，これは，同時に∠ＥＢＯ＝θをも得ていることになる。すなわち，
Ｌ＝Ｍのときであるから，
（Ｌ：接触子連結杆（３１−３２）間及び摺動体連結杆（４１−４２）の長さ（辺ＡＢの長さ＝辺ＢＣの長さ）＝（Ｍ＝辺ＡＤの長さ＝辺ＣＤの長さ）が全て同一のときで，）
Ｙ：辺ＢＤの長さ，ｄ：各接触子（２１，２２，２３）の直径；同一値
Ｘ：辺ＡＯ，ＢＯ，ＣＯの長さ， Ｏ：Ｒの中心 θ：∠ＥＢＯ＝∠ＡＢＣ／２ Ｅ：Ｌ／２
（図３（Ａ）参照）とすると，
Ｘ＝Ｌ×Ｌ／Ｙ
Ｒ＝Ｘ＋ｄ／２
公理
Ｍ ² ＝Ｙ ² ＋Ｌ ² −２ＹＬｃｏｓθ から，
ｃｏｓθ＝（Ｙ ² ＋Ｌ ² −Ｍ ² )／２ＹＬ となる。
すなわち，
ｃｏｓθ＝（Ｙ ² ＋Ｌ ² −Ｍ ² ）／２ＹＬ は，
Ｌ＝Ｍ のとき，
ｃｏｓθ＝Ｙ／２Ｌ となる。
従って，ＡＯ間の長さＸは，
Ｘ＝Ｌ’／ｃｏｓθ＝（Ｌ／２）／（Ｙ／２Ｌ）＝ Ｌ²／Ｙ
＝ Ｌ×Ｌ／Ｙ
で得られる。

そして，測定面Ｗの曲率半径Ｒは，このＬに対して接触子２１〜２３の半径ｄ／２を加えた値であることから，測定面Ｗの曲率半径Ｒは，
Ｒ＝Ｘ＋（ｄ／２） となる。

従って，前述の計測ユニット６０等により，摺動体５０の移動に伴うＢＤ間の長さＹの変化を測定することにより，測定面Ｗの曲率半径Ｒを容易に測定することができるものとなっている。

なお，接触子２１〜２３をローラ等の円形又は円弧状とし，これらの接触子２１〜２３の外径中心において接触子連結杆を連結した図示の実施形態の構成にあっては，図３（Ａ）に示すように接触子２１〜２３と測定面Ｗとの接触点Ｈ，Ｆ，Ｇが，測定面Ｗの曲率半径Ｒの中心点Ｏと，接触子２１〜２３の外径中心，検知点Ａ，Ｂ，Ｃとを結ぶ直線上に位置し，この位置関係は，測定面Ｗの曲率半径Ｒが変わっても変化しない。

その結果，測定面Ｗの曲率半径Ｒが変更されることにより，測定面Ｗに対する接触子の外周上の接触位置が移動したとしても，この変化は，測定面Ｗの曲率半径Ｒを算出する際に考慮することが不要となっている。その結果，測定面Ｗの曲率半径Ｒの変更に伴う数値補正等が不要となる。

なお，以上の説明にあっては，前述の計測ユニット６０が，スケール１０上における摺動体５０の基準位置からの移動長さＹを測定するものとして説明したが，この計測ユニット６０として，測定により得たＢＤ間の長さＹとＡＢ間の長さＬとの比を求め，この求められた比に基づいて予め記憶されているＬ，及びｄに基づいて曲率半径Ｒを算出するように構成しても良く，又は，測定値Ｙと曲率半径Ｒの変化の対応関係を予め記憶させておき，この対応関係に基づいた測定値Ｙに基づいて測定面Ｗの曲率半径Ｒを表示手段に直接表示するように構成しても良く，さらには，計測ユニットによって測定された長さＹを，図示せざる計算機等に入力し，該計算機により曲率半径Ｒを測定するように構成しても良く，摺動体の基準位置からの移動長さＹに基づいて測定面Ｗの曲率半径Ｒを求めることができるものであれば，如何なる構成としても良い（図６）。

〔実施形態２〕
図４（図６）に示す実施形態にあっては，図１に示す本発明の曲率半径測定装置１を測定対象物の外径を測定するための曲率半径測定装置１として構成した例である。

図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示すように，測定対象物の外径を測定するための曲率半径測定装置１が，図１〜３を参照して説明した曲率半径測定装置１と同様に，中央接触子２１及びこの中央接触子２１と等長さに配置された２つの移動接触子２２，２３を備えている点，前記中央接触子２１が一端に取り付けられた測定面の接線に直角なスケール１０を備えている点，各接触子２１〜２３間を連結する移動接触子連結杆３１，３２が設けられている点，及び，移動接触子２２，２３を前記スケール１０を対称軸として対称に移動させるリンク機構４０を備えている点において共通するが，前述のリンク機構４０が，複数の摺動体連結杆４３〜４８の組み合わせにより構成されていると共に，中央接触子２１と移動接触子２２，２３との相対的な位置関係が，測定対象物の外径を測定可能な範囲で変位するように構成されている点において図１〜３を参照して説明した曲率半径測定装置１とは相違している。

このリンク機構４０は，スケール１０の他端に一端を揺動可能に連結された一組の摺動体連結杆４５，４６と，摺動体５０に一端を揺動可能に連結された一組の摺動体連結杆４３，４４と，この２組の摺動体連結杆４５と４３及び４６と４４の他端を軸止した軸止位置Ａ’，Ｃ’と前記移動接触子２２，２３間を連結する摺動体連結杆４７，４８により構成されており，スケール１０上における摺動体５０の移動位置に拘わらず，前記リンク機構４０を構成する摺動体連結杆のうちの摺動体連結杆４３，４４，４５，４６が常に菱形を形成するように構成されていると共に，これにさらに２本の摺動体連結杆４７，４８を加えることで，２つの移動接触子２２，２３が測定面の接線に直角なスケール１０を対称軸として対称に移動し，かつ，この移動接触子２２，２３の移動に連動して，摺動体５０がスケール１０上をその長さ方向に摺動するように構成されている。

また，図示の実施形態にあっては，接触子２１〜２３間を連結する接触子連結杆３１，３２の端部間長さ（直線長さ）を，前述のリンク機構４０を構成する摺動体連結杆のうちの前記菱形を形成する摺動体連結杆４３〜４６と同一長さに形成し，移動接触子２２，２３と中央接触子２１間を結ぶ各線が，前記４本の摺動体連結杆のうちのいずれか２本と常に平行となるように構成している。

もっとも，この接触子連結杆３１，３２は，リンク機構４０を構成する摺動体連結杆のうち，摺動体連結杆４３〜４６とは異なる長さに（例えば長く）形成しても良く，また，摺動体連結杆４７，４８は，移動接触子２２，２３を介せず，直接接触子連結杆３１，３２に連結する等しても良い。

なお，図示の実施形態にあっては，接触子連結杆３１，３２を測定面Ｗと同方向に湾曲させた形状とし，比較的曲率半径Ｒの小さな測定面Ｗを測定する場合であっても接触子連結杆３１，３２が測定面Ｗと接触しないように構成することで，測定可能な曲率半径Ｒの範囲の拡張を図っている。

以上のように構成された曲率半径測定装置１において，測定面Ｗに接触子２１〜２３を接触させると，測定面Ｗの曲率に対応して固定用接触子と，測定用接触子との相対的な位置関係が変化する。

しかし，図４に示す実施形態にあっては，図５に示すようにリンク機構を構成する移動接触子連結杆及び摺動体連結杆により形成された菱型Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄを構成する二辺Ａ’Ｂ’，Ｃ’Ｄと，移動接触子２３と中央接触子２１の中心，検知点間を結ぶ直線ＡＢが平行となっているので，角Ａ’Ｂ’Ｄと，角ＯＢＡは同一角度であり，前記菱型中に形成されている三角形Ａ’Ｂ’Ｄと，測定面Ｗの曲率半径Ｒの中心Ｏを頂点とした三角形ＯＡＢは，相似形となる。

従って，摺動体５０の移動長さに基づいて測定された測定寸法Ｙと，移動接触子２３と中央接触子２１間を結ぶ直線ＡＢの比を求めることにより，固定用接触子と測定用接触子間の長さＬから，曲率半径Ｒの中心Ｏから固定用接触子の中心，検知点Ａ迄の長さＸを求めることができる。

そして，このＸは，測定面Ｗの曲率半径Ｒに，接触子２３半径（ｄ／２）を加えたものであることから，この求められたＸから，ローラの半径ｄ／２を除すことにより測定面Ｗの曲率半径Ｒを求めることができ，これにより，測定寸法Ｙに基づいて，測定面Ｗの曲率半径Ｒを求めることができる。

なお，図５からも明らかなように，測定対象の外径を測定する場合においても，接触子２１〜２３と測定面Ｗとの接触点Ｈ，Ｆ，Ｇは，測定面Ｗの曲率半径Ｒに拘わらず常に測定面Ｗの曲率半径Ｒの中心Ｏと各接触子２１〜２３の中心，検知点Ａ，Ｂ，Ｃ間を結ぶ直線上にあることから，測定面Ｗの曲率半径Ｒが変動した場合であっても測定面Ｗの接触子に対する接触位置のずれは生じず，曲率半径Ｒの測定に際して測定面Ｗの曲率半径Ｒの変化に伴う誤差を考慮する必要がない点については，前述の図１〜３を参照して説明した実施形態１の場合と同様である。

なお，以上の説明にあっては，図４に示す曲率半径測定装置を測定対象の外径のみを測定するものとして説明したが，リンク機構４０として説明した摺動体連結杆４３〜４８のうち，摺動体連結杆４５と摺動体連結杆４６の各端部に設けられた支軸に，ローラ等の接触子を取り付けて，この接触子を測定面Ｗに当接することにより図１〜３を参照して説明したと測定装置と同様の測定装置として使用することも可能である。

この場合，計測ユニット６０として複数の基準位置を設定可能なものを使用し，測定対象の外径，内径のいずれを測定するかに応じてこの基準位置の切り替えを行うことにより，測定対象の外径，内径のいずれについても測定可能とすることができる。

〔実施形態３〕
図１，２及び図４を参照して説明した曲率半径測定装置１にあっては，この測定装置１を，測定対象の外径又は内径のいずれかを測定するものとして説明したが，測定対象の内径及び外径の双方を測定可能な曲率半径測定装置を図７を参照して説明する。

図７及び図２（Ｂ）に示す曲率半径測定装置１は，その基本構成を前掲の図１を参照して説明した曲率半径測定装置１と共通するものであるが，図１に示す実施形態の曲率半径測定装置１にあっては，接触子連結杆３１，３２と，リンク機構４０である摺動体連結杆４１，４２とを同一長さに形成していたのに対し，図７及び図８に示す曲率半径測定装置１にあっては，接触子連結杆３１，３２に対して摺動体連結杆４１，４２を端部間の直線長さにおいて長尺に形成し，移動接触子２２，２３の可動範囲を拡張することにより，測定対象の内径及び外径のいずれについても測定可能に構成したものである。

なお，図７及び図８に示す実施形態にあっては，摺動体連結杆４１，４２自体を接触子連結杆３１，３２に対して長尺に形成する構成を示しているが，これら移動接触子連結杆及び摺動体連結杆の構成は図示の例に限定されず，中央接触子２１との相対的な位置関係において，移動接触子２２，２３が測定対象物の外形及び内径を測定可能な範囲で移動可能であればその構成は特に限定されない。

例えば，摺動体連結杆４１，４２の一端部４１ａ，４２ａを，接触子連結杆３１，３２の長さ方向における中間位置に連結すると共に，この連結位置から中央接触子２１の中心，検知点Ｂ間の長さに対し，摺動体連結杆４１，４２を長尺とすることにより，移動接触子２２，２３の可動範囲を測定対象物の外径及び内径の双方を測定可能な範囲とすることができる。

もっとも，測定の際の誤差を少なくするために，スケール１０上を移動する摺動体５０の移動長さを長くとろうとすれば，摺動体連結杆４１，４２の一端４１ａ，４２ａは，これを接触子連結杆３１，３２の他端３１ｂ，３２ｂ寄りに連結することが好ましく，図示のようにこの摺動体連結杆４１，４２を移動接触子２２，２３を介して接触子連結杆３１，３２に連結すると共に，その長さを接触子連結杆３１，３２よりも長尺とすることが好ましい。

また，各接触子２１〜２３間を連結する接触子連結杆３１，３２，及び摺動体連結杆４１，４２をいずれもその長さ方向の中央に向かって，測定面Ｗより離間する方向に膨出する湾曲形状に形成することにより，測定対象の外径を測定する場合において，比較的曲率半径Ｒの小さな測定対象に対する測定を行った場合であっても測定面Ｗに移動接触子連結杆及び摺動体連結杆３１，３２；４１，４２が接触することを防止している。これにより，測定可能な曲率半径Ｒの範囲を拡大している。

以上のように構成された曲率半径測定装置１における曲率半径Ｒの測定方法は，前掲の図１，図２及び図４を参照して説明した曲率半径測定装置による曲率半径Ｒの測定方法と略同様であり，３つの接触子が同一直線上に並んだ基準位置（測定面Ｗの曲率半径Ｒの中心Ｏが無限遠点にある状態）から，摺動体５０を中央接触子２１側に近づけた状態とすることにより測定対象物の外径の測定を行うことができる。また，前述の基準位置に対して摺動体５０を中央接触子２１より離間する方向に移動させることにより，測定対象の内径を測定することができる。

図３（Ｂ）に示すように，例えば，接触子連結杆３１，３２（Ｌ）は，６０mm，摺動体連結杆４１，４２（Ｍ）は，７５mmとし，他は，前述実施形態と同様とすると，
三角形△ＡＢＯは，辺ＡＯ＝辺ＢＯで二等辺三角形となっている。辺ＡＢを二等分し，直交する辺ＥＯを描くと，直角三角形△ＥＢＯとなる。
辺ＥＢ（Ｌ’＝Ｌ／２）は，既知で，∠ＥＢＯ（θ）を算出する。
従って，
辺ＢＯ（＝Ｘ）は，
Ｘ＝Ｌ’／ｃｏｓθ
ｃｏｓθ＝ （Ｙ ² ＋Ｌ ² −Ｍ ² ）／２ＹＬ
Ｘ＝Ｌ’／（Ｙ ² ＋Ｌ ² −Ｍ ² ）／２ＹＬ
Ｘ＝（ＹＬ²／Ｙ²＋Ｌ²−Ｍ²）
ここでは，内径測定であり，
Ｒ＝Ｘ＋ｄ／２
となる。
そこで，Ｒ＝１００の測定面を用意したところ，
Ｌ＝６０mm，Ｍ＝７５mm，計測ユニット中の測定したＹ＝６９．２４４mmのとき，
Ｘ＝（69.244×60^２）/（69.244^２＋60^２−75^２）＝90.00092
Ｒ＝90.00092＋20/2＝100.00092
であった。

従って，前記実施形態と同様，前述の計測ユニット６０等により，摺動体５０の移動に伴うＢＤ間の長さＹの変化を測定することにより，角度θを求めたと同様の結果となり，測定面Ｗの曲率半径Ｒを容易に測定することができるものとなっている。

なお，前述の図７及び図８を参照して説明した曲率半径測定装置１にあっては，これを図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示すように，摺動体５０に相当する部材を計測ユニット内に固定すると共に，この摺動体とスケール１０との相対位置の変化により曲率半径Ｒを測定可能に構成する等して，比較的コンパクトなものとして構成しても良い。

以上のように，請求項の記載は，具体的な特定の方法あるいは機械のみに限定されない。代わりに，最も広いクレームは，この画期的な発明の思想又は本質を保護するように意図されている。この発明は明白に新しく有用であり，さらに，それは，全体として考慮された時，先行技術に基づいて当業者にとって明白な事項ではない。さらに，この発明の革新的な性質から，明らかに先駆的な発明である。そのため，ここでの請求項の記載は，その原則から，発明の思想を保護するのと同様，非常に広い解釈を得る権利を与えられるべきものである。それは上述した発明の目的，および前述したところから明白である。

さらに，発明の範囲を離れることなく，ある変更が上記の構成になされ得るが，上述した説明及び図面に記載の事項は，例示的であって，限定的なものではなく，上記範囲において全て包含されるべきものである。

さらに，請求項の記載は，言語の問題として，ここに記述された発明の総括的あるいは特定的な特徴を包含するものである。

曲率半径測定装置の１実施形態を示す平面図。 （Ａ）は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図，（Ｂ）は，図７のＩＩ−ＩＩ線断面図。 （Ａ）は図１の曲率半径測定装置による測定結果に基づく曲率半径の算出方法の一例を説明する説明図。（Ｂ）は，図７のごとく，Ｌ：接触子連結杆（３１−３２）の長さ（辺ＡＢの長さ＝辺ＢＣの長さ）よりも摺動体連結杆（４１−４２）間＝（Ｍ＝辺ＡＤの長さ＝辺ＣＤの長さ）が長いときの同図実施形態における曲率半径の算出方法の一例を説明する説明図。 曲率半径測定装置の別の実施形態を示す平面図であり，（Ａ）〜（Ｃ）に従い，測定対象物の外径を増大した状態を示す。 図４の曲率半径測定装置による測定結果に基づく曲率半径の算出方法の一例を説明する説明図。 図１及び図４の実施形態の斜視図。 曲率半径測定装置のさらに別の実施形態を示す平面図。 図７の実施形態の測定状態を示す斜視図。 図７の実施形態の曲率半径測定装置のさらに他の実施形態を示す概略平面図であり，（Ａ）は内径，（Ｂ）は平面，（Ｃ）は外径の測定状態を示す。 従来の曲率半径測定装置の概略説明図。 従来の別の曲率半径測定装置の概略説明図。 測定面Ｗの曲率半径の変化に伴う接触位置の座標の変化を示す説明図。

符号の説明

Ａ，Ｃ 移動検知点
Ｂ 対称中心，中央検知点
Ｂ−Ｏ 対称軸
Ｍ 辺ＡＤ， 辺ＣＤ
Ｙ 辺ＢＤ
Ｅ 辺ＡＢの二等分した点
Ｏ 測定面の中心（対称軸）
Ｈ，Ｆ，Ｇ （接触子２１，２２，２３と測定面Ｗとの）接触点
Ｗ 測定面
１ 曲率半径測定装置
１０ スケール
１１ マグネットスケール
２１ 中央接触子
２２，２３ 移動接触子
２４〜２７ 軸
３０ リンク機構
３１，３２ 接触子連結杆
４０ リンク機構
４１，４２ 摺動体連結杆
４１ａ，４２ａ 一端（摺動体連結杆の）
４１ｂ，４２ｂ 他端（摺動体連結杆の）
４３〜４８ 摺動体連結杆
５０ 変位点（摺動体）
６０ 計測ユニット
６１ 位置読み取りユニット
６２ 表示ユニット
７０ フレーム
７１ 本体部分（フレームの）
７２，７３ 脚部
７５ 長さセンサ
９１ ホルダ
９２ 球
９５ 変位センサ

Claims (6)

1. 測定面（Ｗ）の接線に直角な対称軸（ＢＯ）上に配置されるスケール（１０）と，該スケール（１０）の一端に配置される中央検知点（Ｂ）を有する中央接触子（２１）と，該中央接触子（２１）の両側で，前記中央検知点（Ｂ）を対称中心として等半径の円周軌道上を移動自在に設けた二の移動接触子（２２，２３）とを備え，且つ，前記スケール上の中央接触子（２１）及び前記両移動接触子（２２，２３）との相対的な同期移動に連動して前記スケール（１０）上を変位する変位点（Ｄ）と前記中央検知点（Ｂ）の長さを得る計測手段とから成り，
   前記各接触子（２１〜２３）の前記測定面（Ｗ）との接触部分をいずれも同一曲率の円弧状に形成すると共に，
   前記計測手段を，前記スケール（１０）の長さ方向に取り付けた磁気記録体と，前記磁気記録体が記憶した位置情報を読み取るための位置読み取りユニット（６１）と，該位置読み取りユニット（６１）により読み取られた位置データに基づいて曲率半径（Ｒ）を演算処理すると共にこれを表示するＥＬあるいは液晶画面から成る表示ユニット（６２）により構成したことを特徴とする曲率半径測定装置。
2. 前記中央検知点（Ｂ）は，前記スケール（１０）の一端に取り付けられた中央接触子（２１）の軸心から成り，前記二の移動検知点（Ａ，Ｃ）は，前記円周軌道上を移動可能な移動接触子（２２，２３）の軸心から成ると共に，前記スケール上の変位点（Ｄ）を有する摺動体（５０）を，それぞれリンク機構〔３０，４０（３１−３２，４１−４２）〕を介して前記中央接触子（２１）及び移動接触子（２２，２３）と連結する請求項１記載の曲率半径測定装置。
3. 前記リンク機構（３０，４０）は，前記スケール（１０）一端の中央接触子（２１）を対称中心とした対称位置の円周軌道上で前記二の移動接触子（２２，２３）を移動させる接触子連結杆（３１，３２）と，該接触子連結杆（３１，３２）の他端に，一端を連結され，他端を前記スケール（１０）上を変位する変位点を成す摺動体（５０）に連結された摺動体連結杆（４１，４２）を有すると共に，前記読み取りユニット（６１）を前記摺動体（５０）に取り付けた請求項２記載の曲率半径測定装置。
4. 前記中央接触子（２１）及び前記移動接触子（２２，２３）の外周面の直径方向断面形状を同一曲率の円弧状とした請求項１〜３いずれか１項記載の曲率半径測定装置。
5. 前記接触子連結杆（３１，３２）及び／又は前記摺動体連結杆（４１，４２）は，それぞれ測定面（Ｗ）の反対方向に同一曲率で膨出する円弧状である請求項２又は３記載の曲率半径測定装置。
6. 前記接触子連結杆（３１，３２）の前記中央接触子（２１）の連結点（Ｂ）から前記摺動体連結杆（４１，４２）の軸着位置（Ａ，Ｃ）迄の直線長さに対し，前記摺動体連結杆（４１，４２）の，前記接触子連結杆（３１，３２）との軸着位置（Ａ，Ｃ）から前記摺動体（５０）との軸着位置となる変位点（Ｄ）迄の直線長さを長く形成した請求項２，３又は５記載の曲率半径測定装置。

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