JPH032806Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、比較的微小でしかも内・外径差の
大きな円筒状物の同軸度評価装置に関する。

一例を挙げると光通信用の光フアイバのコネク
タは通常外径が約2.5mm、内径が約125μmという
微小なものである。したがつて、このような円筒
物の同軸度は一般的に顕微鏡を使い、円筒物の上
面を拡大し、この拡大像を目視で視野内にある基
準線、すなわち、Ｘ−Ｙの二方向に基いて同軸度
を評価していた。しかしながら、拡大すべき上面
のエツヂ部には通常若干の面取りがなされている
ため、穴のエツジと外周エツジとを同時に焦点合
わせることができず精度低下の一因になつてい
た。さらに、このような同軸度評価はオンライン
で行わねばならないため、時間的制約があり、目
視では非能率かつ熟練を要するのみならず、作業
者自身の目の疲労からくる誤差も大きな問題にな
つていた。

この考案は、上記事情を勘案してなされたもの
で、内径と外径とについて中心座標をそれぞれ求
め、これら中心座標に基いて短時間で正確な同軸
度評価を行わしめるようにしたものである。

以下、本考案の図面を参照して実施例に基づい
て詳述する。

第１図において、基台１上に、静圧軸受２で支
承された回転載物台３が設置されている。上記静
圧軸受２は、回転載物台３の回転軸４の下端部に
同軸に形成された円板５の周囲を僅かな間隙をつ
くつて包囲している。そして静圧軸受２には上記
円板５の上面、下面および外周側面にそれぞれ高
圧流体を噴射するノズル６ａ…６ｂ…，６ｃ…が
複数個等角度に内設されている。これらノズル６
ａ…，６ｂ…，６ｃ…は、ノズル６ａ，６ｂ，６
ｃを一組とし、静圧軸受２に内設けられた流路７
…より分岐されてなるものである。また、上記静
圧軸受２には給気口９を有する給気リング１０が
気密に環装されている。この給気リング１０の内
周壁側には上記流路７…に連通する環状溝１１が
刻設されている。そして、上記給気口９に圧搾ポ
ンプ１２が供給管１３を介して接続されている。
一方、回転軸４の上端部は試料台１４になつてい
て、この試料台１４は、円板状の架台１５と、こ
の架台１５上に載置され回転載物台２の回転軸に
直交する前後左右方向に微動を行わせるための調
整機構１６をもつた移動テーブル１７と、この移
動テーブル１７上に設けられた取付具１８から構
成されている。上記取付具１８は、第２図に示す
円筒状物１９を回転軸４と同軸に固着するための
段差状の空間１８ａを有しているが、この空間１
８ａに連通して回転載物台３全体にその回転中心
と同軸的に通路２１が穿設され、さらに静圧軸受
２および基台１にも通路２１に連通して孔２２
ａ，２２ｂが穿設されている。そして、基台１の
内部にはたとえば平行光を出すレーザ装置などの
光源２３および反射鏡２４が収納されていて、孔
２２ａ，２２ｂおよび通路２１を通り、光源２３
から発せられる光２５を円筒状物１９の内孔１９
ａに照射するようになつている。また、基台１上
の別の箇所には二連巻きプーリ２６を取り付けた
回転角度検出器２７と、単巻きプーリ２８を取り
付けた電動機２９とが設置されていて、それぞれ
ベルト３０ａ，３０ｂを介し回転軸４の溝部３１
と連結されている。上記回転角度検出器２７から
は、回転載物台２が例えば角度で２度回転するご
とに、１パルスの信号SRが出力されるようにな
つている。他方、試料台１４の上方には顕微鏡３
２が、対物側を下方にし、レンズ光軸が上記回転
載物台３の回転中心とほぼ同軸的な位置になるよ
うに配置されている。さらに、この顕微鏡３２の
上方には顕微鏡３２を透過し拡大され上記円筒状
物１９の内孔１９ａの輪郭を示す光を上記輪郭の
一部を横切るように受光するフオトアレー３３が
配設されている。このフオトアレー３３は、この
フオトアレー３３から出力された前記輪郭位置を
示す信号SAを２値化してパルス信号SBに変換す
る２値化回路３３ａの入力側に接続さている。そ
して、この２値化回路３３ａの出力側は、パルス
信号SBのパルス数を計数してパルス計数値を示
す信号SCを出力するカウンタ３３ｂの入力側に
接続されている。また、取付具１８の上面近傍に
は、増幅器３４を備えた変位計３５が定位置に配
設されている。この変位計３５には電気マイクロ
メータや静電容量式変位計が用いられる。そし
て、増幅器３４の出力側は、この増幅器３４から
出力された変位量を示すアナログ信号SDをデイ
ジタル信号SEに変換するアナログ−デイジタル
（Ａ／Ｄ）変換器３５ａの入力側に接続されてい
る。そして、前記回転角度検出器２７、カウンタ
３３ｂおよびＡ／Ｄ変換器３５ａは、インターフ
エース３６を介して計算機３７に接続されてい
る。これらインターフエース３６及び計算機３７
は演算制御部３８を構成している。ところで、前
記円筒状物１９は光通信用のコネクタを示すもの
で、第２図に示すように、内孔１９ａのうち短径
部３９ａの内径は約125μmで、他方、外径部３９
ｂの外径は約2.5mmとなつている。そして、外径
部３９ｂの一部には接続部４０が鍔状に形成され
ている。

つぎに、上記構成による装置で、円筒状物１９
の外径部３９ｂと短径部３９ａとの相対的な同軸
度の評価について第１図および第３図に基づいて
説明する。まず、円筒状物１９を、短径部３９ａ
が顕微鏡３２側へ向くように、また回転載物台２
の回転軸線に同軸となるように取付具１８に固着
する。つぎに、光源２３から平行な光２５を反射
鏡２４に向つて照射した状態で、電動機２９を駆
動し静圧空気軸受２により軸支されている回転載
物台２を回転する。ところで、光２５は反射鏡２
４にて上方に反射され、通路２１内に導かれる。
そして、光２５は、円筒状物１９の下方より入り
短径部３９ａを通過して、短径部３９ａの形状に
応じた光束となつて顕微鏡３２に入る。上記の光
束は顕微鏡３２により拡大され、第３図に示す拡
大像４１となつてフオトアレー３３の一部を横切
つて受光される。この拡大像４１は回転載物台２
と一体的に回転しているので、回転載物台２の回
転中心ｏと拡大像４０の中心o′が一致していない
場合、フオトアレー３３の非受光部であるＡ−Ｂ
間および受光部であるＢ−Ｃ間が相対的に変化す
る。ここで、上記フオトアレー３３に幅10μmの
光電変換素子を20μmのピツチで配列したものを
用い、光電変換素子１個につき１パルスの出力が
得られるようにしておく。すると、フオトアレー
３３からは、各光電変換素子の受光量に対応した
電圧を有するパルス状の信号SAが２値化回路３
３ａに出力される。この２値化回路３３ａにて
は、受光部Ｂ−Ｃ間の光電変換素子からの信号と
非受光部Ａ−Ｂ間の光電変換素子からの信号とが
峻別され、受光部Ｂ−Ｃ間の光電変換素子から出
力された信号のみがパルス信号SBとしてカウン
タ３３ｂに出力される。しかして、このカウンタ
３３ｂにては、パルス信号SBのパルス数Ｎが計
数され、パルス数Ｎを示す信号SCがインターフ
エース３６に出力される。このパルス数Ｎの計数
は、回転載物台２の回転中、連続的に行われる。
一方、パルス数Ｎの計数と並行して、円筒状物１
９の外径部３９ｂの変位測定が行われる。すなわ
ち、回転している円筒状物１９の外径部３９ｂに
接触している変位計３５からは、増幅器３４を介
して、変位量を示すアナログ信号SDがＡ／Ｄ変
換器３５ａに出力される。そして、このＡ／Ｄ変
換器３５ａからは、デイジタル信号SEがインタ
ーフエース３６に出力される。さらに、このイン
ターフエース３６には、回転載物台２が角度で２
度回転するたびに１パルスの信SRが入力してい
る。しかして、このインターフエース３６にて
は、信号SRの１パルスごとに、パルス数Ｎを示
す信号SC及び変位量を示す信号SEが計算機３７
に取込まれ記憶される。かくして、計算機３７に
は、以下の演算が行われる。すなわち、変化する
Ｂ−Ｃ間のパルス数Ｎを所定の回転角θ（例えば
２度）毎に検出すると、基準点である回転中心ｏ
に対する拡大像４１の中心o′の座標（X¹，Y₁）
は、次止（）および（）で求まる。

X₁＝２／ｎ_o-1 〓ⁱ⁼⁰ aN／Ｍcos（iθ） ……（） Y₁＝２／ｎ_o-1 〓ⁱ⁼⁰ aN／Ｍsin（iθ） ……（） （ただし、ａは光電変換素子のピツチ、Ｍは顕
微鏡３２の倍率、Ｎはフオトアレー３３から出力
されたパルス数、ｎは360°／θつまり分周数。）。
また、回転中心ｏに対する円筒状物１９の外径部
３９ｂの中心座標（X₂，Y₂）（図示せず）は、次
式（）および（）で求まる。

X₂＝２／ｎ_o-1 〓ⁱ⁼⁰ bkcos（iθ） ……（） Y₂＝２／ｎ_o-1 〓ⁱ⁼⁰ bksin（iθ） ……（） （ただし、ｂは変位計３５の出力電圧をＡ／Ｄ
変換したときの最小分解能（たとえば、変位量
10μmで出力電圧が1V発生する変位計に、10mV
を1bitに変換できるＡ／Ｄコンバータを接続する
と、10〔μm／Ｖ〕×10〔mV／bit〕＝0.1μm／bitの最
小分 解能となる。）、ｋはＡ／Ｄ変換後のビツト数、ｎ
は360゜／ｎつまり分周数。）。なお、フオトアレー
３３および変位計３５による測定は同位相で行う
のが好ましく、同位相でない場合は位相検出を行
う必要がある。しかして、√（₁−₂）²＋（₁−
Y₂）²の演算を行わしめれば、（X₁，Y₁），（X₂，
Y₂）の距離、すなわち短径部３９ａの外径部３
９ｂに対する同軸度が数値的に求まる。

以上詳述したように、この考案は円筒状物に対
し穿設された穴の内径および円筒状物自身の外径
のそれぞれの中心の座標を、この円筒状物を回転
する載物台の回転中心を原点として同時に算出す
る構成にしたので、従来のＸ，Ｙの２軸方向のみ
の測定に比べ高精度な測定結果が得られ、しかも
従来のように目視で行う必要もなく、円筒状物を
セツトするだけの労力以外、人手がかからず誤差
の小さい能率的な測定が可能になる。

なお、上記実施例において、円筒状物１９の短
径部３９ａの輪郭を光学的に出すための光を、反
射鏡２４を利用して導入しているが、この光の導
入は、上記実施例に限定されず、光フアイバをを
用いてもよい。また、円筒状物１９の光反射を利
用し落射照明方式により、顕微鏡３２から半透鏡
を用いて短径部３９ａの周囲に照射し、上記実施
例とは逆の光束（リング状になる）にしてフオト
アレー３３に受光させるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の同軸度評価装置
の全体構成図、第２図は円筒状物の縦断面図、第
３図は上記第１図における円筒状物の中心座標位
置測定の説明図である。 ３……回転載物台、１９……円筒状物（被測定
物）、２３……光源（光学系）、２７……回転角検
出器、２９……電動機（保持部）、３２……顕微
鏡（光学系）、３３……フオトアレー（第１の変
位検出部）、３５……変位計（第２の変位検出
部）、３８……演算制御部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 下記構成を具備することを特徴とする同軸度評
   価装置。 (イ) 貫通孔が同軸的に穿設されている円筒状の被
   測定物をほぼ同軸に固定する回転載物台を有
   し、この回転載物台を軸線のまわりに回転駆動
   する円板。 (ロ) 上記回転載物台の回転角を検出し回転角検出
   信号を出力する回転角度検出器。 (ハ) 上記回転載物台上に固定されている被測定物
   の一端部に投光して上記貫通孔の輪郭を示す光
   束を得る光学系。 (ニ) 上記光束が示す貫通孔の輪郭を横切る位置に
   配設され上記光束を受光して上記横切つた位置
   における貫通孔の輪郭の変位を示す第１の変位
   検出信号を出力する第１の変位検出部。 (ホ) 上記回転載物台上に固定されている被測定物
   の外周面に当接して上記外周面の変位を示す第
   ２の変位検出信号を出力する第２の変位検出
   部。 (ヘ) 上記回転載物台とともに上記被測定物が回転
   しているときに上記回転角検出信号に基づき上
   記回転載物台の一定の回転角ごとに上記第１の
   変位検出信号及び上記第２の変位検出信号をそ
   れぞれ第１の変位検出データ及び第２の変位検
   出データとし取込み、上記第１の変位検出デー
   タに基づき上記記被測定物の貫通孔の中心座標
   を算出し、且つ上記第２の変位検出データに基
   づき上記被測定物の外周面の中心座標を算出
   し、上記貫通孔の中心座標及び上記外周面の中
   心座標に基づいて上記被測定物の同軸度を評価
   する演算制御部。