JPH0161164B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、円形の穴を有する被測定物における
内径寸法を２つの接触子の相対移動変位量から自
動的に計測可能な自動内径測定機に関する。

従来、被測定物の内側寸法を自動測定する場
合、被測定物の内側に当接する一対の接触子を設
け、これらの接触子をそれぞれ独立に内側壁面に
向つて移動させて各内側壁面に当接させ、この当
接時における両接触子間の寸法を各接触子の変位
量の和として求めるのが一般的であつた。

しかし、このような従来例にあつては、各接触
子をそれぞれ独立に移動させる駆動手段が必要と
されるばかりでなく、各接触子の変位量を別個な
変位検出器で検出しなければならない。このため
これらの別個な変位検出器間の感度のマツチング
をとらねばならず、使用上煩雑であるという欠点
がある。また、円筒体の内径測定を行なう場合に
おいては、穴の直径部の寸法を計測する必要があ
るため、被測定物の固定時に、両接触子を結ぶ線
上に被測定物の中心を設定するように固定する必
要があり、この作業も煩雑であり、かつ、両接触
子を結ぶ線上に被測定物の中心を設定することは
内径寸法が不明な測定前においては事実上不可能
であつた。

本発明の目的は、簡易な構成で、かつ、高精度
に被測定物の内径を測定できる自動内径測定機を
提供するにある。

本発明は、２つの接触子の一方を基体に固定し
て固定接触子とするとともに、他方を基体に対し
所定の方向であるＸ方向に移動可能な可動接触子
として対向配置し、この可動接触子にはＸ方向の
移動変位を検出する変位検出器の移動部を連結し
て１つの変位検出器で両接触子間の寸法を測定可
能とし、かつ、被測定物を固定する載物台をＸ方
向及びこれに直交するＹ方向に移動可能に基体に
取付け、さらに、測定準備工程において載物台上
に固定された内径基準体の呼び寸法である基準内
径設定値をセツトするプリセツト手段と、前記内
径基準体による校正もしくは被測定物による測定
を指令する校正／測定指令手段と、測定データを
絶対値もしくは比較値で表示させることを指令す
る絶対値／比較値指令手段と、前記内径基準体に
両測定子を挿入して載物台をＹ方向に移動したと
き変位検出器が出力する可動接触子が固定接触子
と離反する方向の最大移動変位量を記憶する記憶
装置とを設け、これらのプリセツト手段、校正／
測定指令手段、絶対値／比較値指令手段および記
憶装置が接続されるとともに、この記憶装置に記
憶された値と、当該内径基準体の基準内径設定値
と、被測定物の内径の任意測定時における変位検
出器の出力値とから当該被測定物の内径を算出す
る演算・制御装置を設け、内径基準体の内径を寸
法基準として被測定物の内径を自動的に測定して
絶対値もしくは比較値で表示できるようにして前
記目的を達成しようとするものである。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図及び第２図において、直方体状に形成さ
れた基体１の長手方向の上面両側にはそれぞれ支
持台２，３が立設されている。一方の支持台２の
上端部には支持軸４を介して正面下向きコ字形の
固定アーム５の開放側一端（基端）が固定され、
この固定アーム５の開放側他端（先端）の内側面
には半球状の固定接触子６が固定されている。

前記固定アーム５には、ほぼ同形の可動アーム
７が固定アーム５と対称に対向配置され、この可
動アーム７の開放側一端（基端）は、変位検出器
８の移動部であるスピンドル９の先端に固定さ
れ、スピンドル９の軸方向すなわち所定方向とし
てのＸ方向に移動可能にされ、また、開放側他端
（先端）の内側面には半球状の可動接触子１０が
固定されている。

前記変位検出器８は、通常の直線方向変位を検
出する装置で、スピンドル９の内端に設けられた
光学的あるいは磁気的等のスケールの動きを、こ
れに対向する光学的あるいは磁気的検出素子で読
取るように構成されており、この検出器８は前記
基体１上に立設された他方の支持台３の上端部に
そのケーシングで固定されている。

前記可動アーム７の基端にはロープ１１の一端
が連結されるとともに、このロープ１１の途中
は、基体１の一部をなす支持台３の側面に回転自
在に支持されたプーリ１２に巻回されてその他端
は下方に垂下され、この他端には重錘１３が連結
されている。これらのロープ１１、プーリ１２及
び重錘１３により付勢手段１４が構成され、この
付勢手段１４により可動アーム７を固定、可動両
接触子６，１０が互いに離反する方向に常時付勢
して円筒体などの被測定物１５に測定力を付与す
るようになつている。

前記支持台３上にはブラケツト１６を介してア
ーム移動手段としてのシリンダ１７が取付けら
れ、このシリンダ１７のピストンロツド１８の先
端には、端部に半球部１９を有する当接部材２０
が固定されている。ピストンロツド１８の進出時
にはこの当接部材２０の先端半球部１９が可動ア
ーム７の図中右側面に当接され、付勢手段１４の
付勢力に抗して可動アーム７を固定アーム５側に
付勢するようになつている。

前記両接触子６，１０の下方位置において、前
記被測定物１５を載置する載物台２２が配置され
ている。この載物台２２は、上、下部２枚の板状
体２３，２５により支持され、この載物台２２と
上部板状体２３との間には、図示しないベアリン
グが介装されて載物台２２は上部板状体２３に対
し前記Ｘ方向に移動自在に支持されている。ま
た、上部板状体２３と載物台２２との間には、図
示しない載物台固定装置が設けられ、載物台２２
と上部板状体２３との固定が可能にされている。
さらに、上部板状体２３は下部板状体２５に、前
記Ｘ方向と直交するＹ方向すなわち紙面直交方向
に移動自在に支持されている。この下部板状体２
５の前面には載物台２２をＹ方向に強制的に往復
移動させるモータ４７が固定されるとともに、こ
のモータ４７の出力軸に固定された偏心カム４８
は上部板状体２３の前面に当接可能にされてい
る。この際、上部板状体２３と下部板状体２５と
の間には図示しないばね等が介装され、上部板状
体２３の前面は常時、偏心カム４８の周面に当接
されるよう付勢されている。また、モータ４７と
偏心カム４８とにより往復移動手段５１が構成さ
れている。

前記下部板状体２５の下面には上下動軸５４の
上端が固定され、この上下動軸５４は基体１に上
下摺動自在に支持されるとともに、図示しないシ
リンダにより上下移動されるようになつている。
また、上下動軸５４は図示しないキーあるいは別
個なガイドバーにより回り止めされている。

前記載物台２２の上面には固定ブロツク７１が
固定されるとともに、この固定ブロツク７１に対
向され固定ブロツク７１に近接、離隔可能な可動
ブロツク７２が摺動自在に支持されている。この
可動ブロツク７２は載物台２２上に固定されたシ
リンダ８２のピストンロツド８３の先端に連結さ
れ、シリンダ８２の作動に伴なつて摺動されるよ
うにされている。ここにおいて、固定ブロツク７
１、可動ブロツク７２及びシリンダ８２により被
測定物１５の固定手段８４が構成され、被測定物
１５の挾持固定あるいは開放ができるようになつ
ている。

第３図には本実施例の制御系統のブロツク図が
示されている。この図において、演算・制御装置
１００には記憶装置１０１が接続されるととも
に、最大値ホールド装置１０２が接続されてい
る。また、演算・制御装置１００には変位検出器
８からの測定値データが計数装置１０３を介して
入力されるとともに、プリセツト手段１１１、絶
対値／比較値指令手段１１２及び校正／測定指令
手段１１３からの信号が入力され、さらに、現在
値表示装置１１４及び最大値表示装置１１５に所
定のデータが出力されるようになつている。前記
プリセツト手段１１１は、リングゲージ等の内径
基準体の呼び寸法すなわち基準内径設定値をセツ
トするための装置である。

前記変位検出器８は、検出部１１６及びここの
検出部１１６からの信号に波形整形、微分、分
割、正逆判別、加減算等の所定の処理をして測定
値データとして出力する信号処理部１１７を備
え、この信号処理部１１７からの測定値データは
計数装置１０３を介して計数され、演算・制御装
置１００内で所定の演算がなされ、計数データと
して前記最大値ホールド装置１０２に入力されて
最大移動変位量がホールドされ、かつ、ここの計
数データが現在値表示装置１１４に出力されて表
示される。

前記最大値ホールド装置１０２の出力は、演
算・制御装置１００に入力され、絶対値のホール
ドデータとして最大値表示装置１１５及びプリン
タ（図示せず）等の外部出力装置に出力されると
ともに、演算・制御装置１００内の比較回路によ
り、予め記憶回路１０１に記憶されている基準寸
法体の最大移動変位量と比較され、その差が演
算・制御装置１００を介して比較値として前記最
大値表示装置１１５及び外部出力装置に出力され
るようになつている。

次に、本実施例の動作を説明するが、まず、第
１，２図により測定機の機械的動作を説明し、つ
いで第３図を参照して電気的動作を説明する。

測定開始前においては、アーム移動手段として
のシリンダ１７のピストンロツド１８は第１図の
ように進出されており、これにより可動アーム７
は固定アーム５に当接され、固定、可動の両測定
子６，１０間は最も接近した状態にされている。
また、載物台固定手段（図示せず）は固定状態と
されるとともに、往復移動手段５１のモータ４７
は停止されている。さらに、上下移動用シリンダ
（図示せず）のピストンロツドは縮小状態にされ
るとともに、被測定物１５の固定手段８４のシリ
ンダ８２のピストンロツド８３も縮小状態とされ
て開放状態とされ、これにより載物台２２は下方
に移動されており（図示せず）、固定ブロツク７
１と可動ブロツク７２との間に被測定物１５が供
給可能な状態とされている。

この状態で、図示しない供給装置により被測定
物１５が載物台２２上に供給されて、この被測定
物１５の供給が図示しない検知器により検知され
ると、固定手段８４のシリンダ８２が作動されて
ピストンロツド８３が進出され、固定ブロツク７
１と可動ブロツク７２との間に被測定物１５が固
定される。ここの固定により上下動用シリンダが
作動されて載物台２２が上昇され、最も接近した
状態にある両接触子６，１０は被測定物１５の内
径内に挿入される。

ついで、載物台固定手段の固定が解かれて載物
台２２がＸ方向移動自在にされ、こののちアーム
移動手段としてのシリンダ１７のピストンロツド
１８が縮小される。このピストンロツド１８の縮
小に伴ない可動アーム７は付勢手段１４を構成す
る重錘１３により右方に引かれ、可動アーム７の
可動接触子１０が被測定物１５の内壁に当接する
と、可動アーム７は被測定物１５及びこの被測定
物１５を固定、支持する載物台２２をも右方に移
動させる。この移動は、被測定物１５の左方の内
壁に固定アーム５の固定接触子６が当接すること
により停止され、これにより被測定物１５の内径
に両測定子６，１０が重錘１３により得られる測
定力で当接され、被測定物１５の一応の内径（内
側）寸法が得られることとなる。この内径寸法
は、可動アーム７に連結されたスピンドル９の動
きとして変位検出器８で検出され、制御装置１０
０を介して各表示装置１１４，１１５に表示され
る。この際、両接触子６，１０を結ぶ線は、必ず
しも被測定物１５の中心を通るとは限らず、従つ
て、この測定値は円筒形の被測定物１５の真の直
径とは限らない。このため、本実施例では、両接
触子６，１０が被測定物１５の内壁に当接される
と、往復移動手段５１のモータ４７が作動され、
偏心カム４８を１回転させたのち停止される。こ
の偏心カム４８の回転により上部板状体２３より
上方の部分はＹ方向に往復移動され、被測定物１
５もその内径が両接触子６，１０に接触されたま
ま往復移動される。この被測定物１５の往復移動
時において、変位検出器８で得られる最大値が被
測定物１５の真の直径と考えられるから、この値
を演算・制御装置１００を介して、最大値ホール
ド装置１０２でホールドしておき、最大表示装置
１１５に表示すれば、これが求める測定値とな
る。

なお、本実施例の変位検出器８においては、絶
対値測定は、その特性上直接的には不可能なた
め、上述と同様な手順でリングゲージ等の内径基
準体を予め測定して記憶装置１０１にその最大移
動変位量をして記憶しておき、この内径基準体の
最大移動変位量と比較して被測定物１５の内側寸
法値を絶対値もしくは比較値として得るものであ
る。

載物台２２の往復移動が終了して測定値が得ら
れたら、アーム移動手段としてのシリンダ１７を
前述とは逆方向に作動させて可動アーム７を固定
アーム５側に閉じさせ、ついで載物台固定手段に
より載物台２２を固定し、上下移動用シリンダも
逆方向に駆動させて載物台２２を下降させる。こ
ののち、固定手段８４を開放し、測定の完了した
被測定物１５は排出装置（図示せず）により取出
し、良否選別装置等を用い、被測定物１５の測定
結果に基づき制御装置１００から発せられる信号
により被測定物１５を自動的に良、否を判別して
区分けする。

以下、前述の動作を繰返すことにより、被測定
物１５の自動測定が継続されることとなる。

次に電気的動作を第３図により説明する。

測定開始にあたり、リングゲージ等の内径基準
体の呼び寸法すなわち基準内径設定値L₀をプリ
セツト手段１１１にセツトするとともに、校正／
測定指令手段１１３を校正モードにしておく。こ
の状態で載物台２２に内径基準体を固定し、前述
の手順で基準寸法体の測定を行なえば、両測定子
６，１０間の最も離隔した状態すなわち最大移動
変位量がプリセツトされた設定値L₀として記憶
装置１０１に記憶され、以下、変位検出器８にお
けるスピンドル９のこの状態が基準値とされて変
位検出器８は絶対スケール化され、この状態から
のスピンドル９の移動量が絶対値として得られ
る。

ついで、内径基準体を被測定物１５に取換える
とともに、校正／測定指令手段１１３を測定モー
ドに切換え、任意測定時に移行する。この際、絶
対値／比較値指令手段１１２は、いずれかのモー
ド、例えば絶対値モードにしておく。この状態
で、測定機を前述の手順で作動させて測定動作を
行なわせると、変位検出器８からの信号は、計数
装置１０３を介して演算・制御装置１００で順次
処理され、計数データとして現在値表示装置１１
４に順次絶対値として表示される。

前記測定動作において、載物台２２の往復移動
が行なわれると、変位検出器８からのデータは、
往復の始動時点における値より順次大きな値とな
り、最大値を記録して再び小さな値となるが、こ
の最大値（最大移動変位量）すなわち穴の真の直
径は、最大値ホールド回路１０２にホールドされ
る。この最大値ホールド回路１０２にホールドさ
れたデータは、絶対値／比較値指令手段１１２が
絶対値モードにあるときは、最大値表示装置１１
５にそのまま表示され、当該被測定物１５の直径
値とされる。

一方、絶対値／比較値指令手段１１２が比較値
モードにされたときは、ホールド回路１０２にホ
ールドされた値は、前記記憶回路１０１に記憶さ
れている内径基準体の最大移動変位量と比較回路
で比較され、その差が比較値として最大値表示装
置１１５に表示される。従つて、被測定物１５の
内径が内径基準体の内径に対し所定の公差内に入
つているか否かを測定するような場合には、この
比較値モードが使用される。

上述のような本発明によれば、プリセツト手段
１１１及び校正／測定指令手段１１３を設けると
ともに、演算・制御装置１００に記憶装置１０１
を接続したから、表示装置１１４，１１５に絶対
値表示ができ、使用上非常に便利となるという効
果がある。また、演算・制御装置１００に最大値
ホールド回路１０２を接続するとともに、往復移
動手段５１を設けたから、被測定物１５の真の直
径を確実に測定でき、従つて、載物台２２、被測
定物１５の固定手段８４及び両接触子６，１０の
位置設定はラフでもよく、この誤差は測定精度に
何ら影響を与えることはなく、高精度な測定がで
きる。さらに、プリセツト手段１１１、校正／測
定指令手段１１３及び記憶装置１０１の採用によ
り、変位検出器８の測定値はリングゲージ等の精
密な基準寸法体により補正でき、精度の良い測定
値を得ることができる。この際、特に比較測定
は、精密な基準寸法体の寸法で補正した近傍での
測定であるから、仮に変位検出器８の精度等が悪
い場合や、周囲温度の変化による誤差が入つたと
しても、その値はわずかであり、絶対値測定に比
べてより高精度に保つことができる。

また、本実施例によれば、固定アーム５と可動
アーム７とを設け、この可動アーム７は測定力用
付勢手段１４により、フローテイング状態にある
載物台２２とともに移動され、これによつて固定
アーム５側の接触子６が被測定物１５に当接され
るから、被測定物１５に常に適正な測定力を付与
できるという効果がある。さらに、両接触子６，
１０の間隔は１つの変位検出器８で検出できるか
ら、構造が簡単となるばかりでなく、その組立て
作業も容易となり安価に提供でき、かつ、２検出
器を用いる場合に必要とされる検出器感度のマツ
チング操作も必要とされない。また、往復移動手
段５１が設けられているから、円筒状の被測定物
１５における真の直径を求めることができる。

なお、実施にあたり、現在値表示装置は必ずし
も設けなくともよいが、設ければ使用上非常に便
利である。また、第３図においては、計数装置、
記憶装置、最大値ホールド装置を、説明の便宜上
別個の装置として示したが、常法による一体とし
てロジツク回路に形成することもできる。また、
コンピユータを利用してもよい。要するに、最大
値ホールド機能、記憶装置等を備えるものであれ
ば、本発明の目的を達成しうるものである。さら
に、前記各手段の駆動源としてシリンダを用いて
いるものは、モータを用いラツクとピニオンとを
組合せて駆動してもよく、一方、モータを用いて
いるものはシリンダを用いてもよい。また、付勢
手段は、重錘に限らず、ばね、シリンダ等を用い
てもよいが、重錘を用いれば常に一定な測定力を
容易に得れるという利点がある。さらに、前記実
施例では載物台側を上下動させたが、両接触子す
なわち両アーム側を上下動させて被測定物の供
給、排出を可能としてもよい。また、載物台固定
手段は必ずしも必要ではないが、設ければ被測定
物の供給時に載物台がふらつくことがなく、使用
上便利である。

上述のように本発明によれば、簡易な構成で、
かつ、高精度に被測定物の内径を自動測定できる
自動内径測定機を提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動内側測定機の一実施
例を示す正面図、第２図はその異なる動作状態の
正面図、第３図は本実施例の制御系統を示す概略
ブロツク図である。 １……基体、５……固定アーム、６……固定接
触子、７……可動アーム、８……変位検出器、９
……移動部としてのスピンドル、１０……可動接
触子、１１……ロープ、１２……プーリ、１３…
…重錘、１４……付勢手段、１５……被測定物、
１７……アーム移動手段としてのシリンダ、２２
……載物台、５１……往復移動手段、８４……固
定手段、１００……演算・制御装置、１０１……
記憶装置、１０２……最大値ホールド回路、１１
１……プリセツト手段、１１２……絶対値／比較
値指令手段、１１３……校正／測定指令手段、１
１５……最大値表示装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被測定物の穴に挿入された２つの接触子の相
   対移動変位量から穴の内径を測定する内径測定機
   において、基体に固定された固定接触子とこの固
   定接触子に対し測定力と等価の付勢力で所定の方
   向であるＸ方向に移動可能にされた可動接触子と
   を対向配置するとともに、可動接触子には前記Ｘ
   方向の移動変位を検出する変位検出器の移動部を
   連結し、被測定物を固定すべき載物台を前記Ｘ方
   向及びこのＸ方向に直交するＹ方向に移動可能に
   基体上に取付け、 測定準備工程において、載物台上に固定された
   内径基準体の呼び寸法である基準内径設定値をセ
   ツトするプリセツト手段と、前記内径基準体によ
   る校正もしくは被測定物の測定を指令する校正／
   測定指令手段と、測定データを絶対値もしくは比
   較値で表示させることを指令する絶対値／比較値
   指令手段と、前記内径基準体に前記両測定子を挿
   入し載物台を前記Ｙ方向に移動したときに変位検
   出器が出力する可動接触子の固定接触子と離反す
   る方向の最大移動変位量を記憶する記憶装置とを
   設け、 これらのプリセツト手段、校正／測定指令手
   段、絶対値／比較値指令手段および記憶装置が接
   続されるとともに、この記憶装置に記憶された値
   と当該内径基準体の基準内径設定値と被測定物の
   内径任意測定時における変位検出器の出力値とか
   ら当該被測定物の内径を算出する演算・制御装置
   を設け、内径基準体の内径を寸法基準として自動
   的に被測定物の内径を測定して絶対値もしくは比
   較値で表示できるように構成したことを特徴とす
   る自動内径測定機。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記演算・
   制御装置は、前記固定接触子と可動接触子との間
   隔の絶対値を演算出力するよう構成されたことを
   特徴とする自動内径測定機。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記演算・
   制御装置は、前記記憶装置により記憶された最大
   移動変位値と、任意測定時における変位検出器の
   出力値との差を演算出力することを特徴とする自
   動内径測定機。