JPH0543368Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、たとえばシリンダなどのような物体
の内周面の摩耗状況などを測定するための装置に
関する。

従来の技術 このような物体内周面の測定装置は、たとえば
回転機などにおけるシリンダ内周面の摩耗状況を
検出して、保守を行うために必要になる。典型的
な先行技術は第９図に示されるように、シリンダ
５１の内周面５２の内径を測定するために、シリ
ンダゲージなどと呼ばれている測定具５３を使用
する。この測定具５３は、ダイヤル５４を回転す
ることによつて測定棒５５が伸縮し、これによつ
てシリンダ５２の内径を測定することができ、あ
るいはまたその内周面５２の偏摩耗の状況を知る
ことができる。

考案が解決しようとする課題 このような第９図に示される先行技術では、測
定棒５５の軸線を内周面５２の直径上に正確に一
致させることが困難であり、作業に熟練を必要と
し、また作業者による測定のばらつきがある。さ
らにまたこの先行技術では、ダイヤル５４に表示
される内径の値をその内周面５２内で読取ること
が困難であり、測定作業に手間がかかる。

本考案の目的は、物体内周面の測定を高精度で
良好な作業性で測定することができるようにした
物体内周面の測定装置を提供することである。

課題を解決するための手段 本考案は、 (a) 間隔をあけて２つの突起７，８を有する本体
２と、 (b) 本体２に設けられ、突起７，８の先端１２，
１４を結ぶ仮想直線４ａに垂直な平面内で、前
記先端１２，１４間の中央位置から突起７，８
とは反対方向に光を放射する発光素子２０と、
前記平面内で発光素子２０による反射光を受光
する受光素子２１とを有する光の受発信手段３
と、 (c) 発光素子２０を断続的に駆動する手段２５
と、 (d) 駆動手段２５と受光素子２１との出力に応答
し、発光素子２０からの光の反射位置と光の受
発信手段３との間の距離l2を複数回測定する手
段２６と、 (e) 前記測定手段２６によつて測定された前記距
離l2のうち、最小の値を保持して出力する手段
２８，２９，３０とを含むことを特徴とする物
体内周面の測定装置。

作 用 本考案は従えば、本体２は、間隔をあけて設け
られた２つの突起７，８を有し、この本体２に
は、突起７，８の先端１２，１４を結ぶ仮想直線
４ａに垂直な平面内で前記先端１２，１４間の中
央位置から突起７，８とは反対方向（第１図の上
方）に光を放射する発光素子２０が設けられ、す
なわちこの発光素子２０の光１５の光軸は、先端
１２，１４の垂直２等分線上にあり、またこの本
体２には、前記平面内で発光素子２０による反射
光を受光する受光素子２１が設けられ、駆動手段
２５によつて発光素子２０を断続的に駆動し、し
たがつて測定手段２６は、発光素子２０から光の
反射位置と光の受発信手段３との間の距離l2を測
定する。

したがつて内周面が真円であるときには、この
光軸を含む前記平面内に、内周面の中心が存在す
る。こうして発光素子２０から光の反射位置と光
の受発信手段３との間の距離l2を複数回測定し、
こうして得られた距離l2のうち、最小の値を保持
して出力することによつて、その物体の内周面の
内径を測定することができ、あるいはまたその内
周面が偏摩耗などを生じて歪んでいる状態を測定
することができる。

このような測定装置を用いて、標準品とすべき
物体の内周面の測定を予め行つておき、次に、保
守などのためにたとえば摩耗している他の物体の
内周面を測定し、標準品の測定結果と比較して、
保守管理を行うことができる。

この測定作業時には、２つの突起が内周面に接
触した状態で、本体を前記仮想直線のまわりに角
変位し、前記測定装置の最小値を求めることによ
つて、高精度の測定が可能である。

実施例 第１図は本考案の一実施例の正面図であり、第
２図はその側面図である。この測定装置１は基本
的には、本体２と、その本体２に設けられている
光の受発信手段３とを含み、シリンダなどの内周
面４に挿入されて、保守などのために用いること
ができる。本体２は、台部５と、その台部５の長
さ方向（第１図の左右方向）の中央位置で立設さ
れた立上り部６と、台部５に螺着されている２つ
の突起７，８とを有する。台部５には、ねじ孔９
が形成されており、このねじ孔９には、突起７の
外ねじが形成された軸部１０が螺合する。軸部１
０にはドライバの掛合溝１１が形成されており、
台部５からの先端１２の突出長さを調整すること
ができる。軸部１０に螺合するナツト１３は、突
起７を台部５に締付けて固定する働きをする。突
起７の先端１２は先細状に形成されており、たと
えば球面状であつてもよい。もう１つの突起８も
また突起７と同様に構成されており、ナツト１３
によつて台部５に固定される。突起７の先端１２
の内周面４と接触する位置と、突起８の先端１４
の内周面４と接触する位置との間隔は、第１図に
よつて参照符ｌ１で示されている。

立上り部６の端部に設けられている光の受発信
手段３は、光、たとえばレーザ光を参照符１５で
示すように放射し、内周面４による反射光を受光
する。この受発信手段３は、可撓性のライン１６
を介して処理手段１７に接続される。処理手段１
７は受発信手段３を制御し、この受発信手段３と
内周面４との間の距離l2を演算して求める。

真円である内周面４と接触する突起７，８の先
端１２，１４を結ぶ仮想直線４ａは、光の受発信
手段３からの光１５の光軸を通る直線１５ａと垂
直であり、直線１５ａは、先端１２，１４間の垂
直２等分線である。したがつて内周面４が真円で
あるとき、直線１５ａはその内周面４の中心を通
る。

前述の受発信手段３は、後述の第５図に関連し
て述べるように発光素子であるレーザダイオード
２０と、受光素子２１とを含み、発光素子２０
は、突起７，８の先端１２，１４を結ぶ仮想直線
４ａに垂直な平面内で、前記先端１２，１４間の
中央位置から突起７，８とは反対方向に光を放射
する。受光素子２１は、前記平面内で、発光素子
２０による反射光を受光する。すなわち第５図の
レーザダイオード２０から光が放射され、受光素
子２１で受光される光の経路は、前記平面内にあ
る。後述の第６図の参照符３４，３５で示される
内周面は、物体の断面円形の内周面の軸線方向に
沿う断面であり、すなわち第６図の左右方向は内
周面の軸線方向に一致している。

第３図を参照して、シリンダなどの物体の保守
を行うときの作業を説明する。まず標準品である
シリンダなどの物体の内周面４内に本件測定装置
１を挿入し、突起７，８の先端１２，１４をその
内周面４に接触した状態で、先端１２，１４を結
ぶ直線４ａまわりに矢符１８のように揺動しつ
つ、受発信手段３による受発信手段３と内周面４
との間の距離l2の最小値を測定する。

次に、保守を行うべきシリンダなどの物体の内
周面４内に測定装置１を挿入して同様な操作を行
い、距離l2の最小値を求める。こうして標準品に
おける前記最小値と、保守を行うべき物体の前記
最小値とを比較し、その内周面４の摩耗状況など
を比較測定することができる。突起７，８の先端
１２，１４の内周面４と接触する位置を、内周面
４の周方向にずらして前記距離l2を測定すること
によつて、内周面４の偏摩耗の状況などを知るこ
とができる。

第４図を参照して、本件測定装置１によつて真
円である内周面４の内径を測定することができる
原理を簡単に述べる。突起７，８の先端１２，１
４と光の受発信手段３との距離l3は既知であり、
レーザ光の光軸１５の内周面４への照射位置を参
照符１９で示すとき、角度θ1に関して第１式が成
立する。

tanθ1＝l2＋l3／l1／２ ……(1) この第１式から、角度θ1を求めることができ
る。

突起８の先端１４とレーザ光の照射位置１９と
の距離をl4とするとき、第２式および第３式が成
立する。

cosθ1＝l1／２／l4 ……(2) sinθ1＝l4／２・Ｒ ……(3) ここでＲは内周面４の半径を示す。参照符５０
は、内周面４の中心である。

第２式と第３式とから、値l4を消去し、内周面
４の半径Ｒ、およびその内径２・Ｒを求めること
ができる。

第５図は、本考案の一実施例の電気的構成を示
すブロツク図である。光の受発信手段３はレーザ
ダイオード２０と、このレーザダイオード２０か
らのレーザ光の反射光を受光する受光素子２１と
を有する。

処理手段１７において、バツテリ２２によつて
電力付勢されるマイクロコンピユータなどによつ
て実現される処理回路２３からの出力は、DC・
DCコンバータ２４を介して駆動回路２５に与え
られ、この駆動回路２５はレーザダイオード２０
を駆動する。駆動回路２５からの信号はまた、演
算回路２６に与えられる。受光素子２１からの出
力は増幅器２７において増幅され、演算回路２６
に与えられる。こうして演算回路２６では、発光
素子２０からの光の反射位置と光の受発信手段３
との間の距離l2である受発信手段３と内周面４と
の間の距離l2に対応する信号を導出して、最小値
保持回路２８に与える。最小値保持回路２８は距
離l2の最小値を検出して保持する。この最小値保
持回路２８によつて保持されている最小値の電気
信号は、アナログデジタルコンバータ２９によつ
てデジタル値に変換され、表示手段３０によつて
表示される。距離l2の測定にあたつては作業者
は、スタートボタン３１を操作し、これによつて
前述の距離l2の測定動作が行われる。

第６図は、光の受発信手段３の簡略化した断面
図である。レーザダイオード２０は、たとえば波
長780nmの近赤外光であるレーザ光を、たとえば
3mWで出力する。このレーザ光はレンズ３２に
よつて集光され、可視光を遮断するフイルタ３３
を介して内周面４に向けて放射される。内周面４
は、その内径に応じて参照符３４，３５で示され
るように異なる。これらの各内周面３４，３５か
らの反射光は、フイルタ３３から集光レンズ３６
を介して受光素子２１によつて受光される。内周
面３４，３５の内径が異なることによつて、受光
素子２１における反射光の受光位置３７，３８が
異なる。

第７図は、受光素子２１の正面図である。この
受光素子２１は半導体から成る受光面３９上に受
光し、一対の電極４０，４１間に直接電圧が印加
された状態で、もう１つの電極４２，４３間に流
れる電流が検出される。この電流値は、受光位置
３７，３８に依存して変化する。こうして電極４
２，４３間の電流を検出することによつて、内周
面３４，３５の位置、したがつて内径を前述のよ
うに測定することができる。

第８図を参照して、第５図に示される処理手段
１７の動作を説明する。スタートボタン３１を第
８図１で示されるように時刻t1において押圧操作
する。これによつてレーザダイオード２０は駆動
回路２５によつて断続的に駆動され、この断続的
な駆動は簡略化して第８図２に示され、レーザダ
イオード２０からの時刻t4の間の時間たとえば約
８秒にわたり、レーザ光が断続的に放射され、距
離l2の測定が行われる。最小値保持回路２８は、
距離l2の複数の測定値のうちの最小値を選択し
て、第８図３で示されるように保持する動作を時
刻t2〜t4において行う。表示手段３０は第８図４
で示されるように時刻t2〜t3において、前述の最
小値を表示する。

本考案によれば、内周面４は円形だけでなくそ
の他の形状であつてもよい。

光の受発信手段３は、本体２の立上り部６から
着脱自在とし、本体２の突起７，８の先端１２，
１４と立上り部６の長さl5（第１図参照）が異な
るものを複数種類予め準備しておき、内周面４の
内径に保持して本体２を選択して使用することに
よつて、各種の大きさの内周面４を測定すること
ができる。

考案の効果 以上のように本考案によれば、高精度で、しか
も簡便な作業性で、内周面４の測定を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の測定装置１の正面
図、第２図はその測定装置１の側面図、第３図は
測定装置１を用いて内周面４の測定動作を行うた
めの状態を示す斜視図、第４図は内周面４の内径
を測定することができる原理を示す図、第５図は
測定装置１の電気的構成を示すブロツク図、第６
図は光の受発信手段３を示す断面図、第７図は受
光素子２１の正面図、第８図は第５図に示される
電気的構成の動作を説明するための図、第９図は
先行技術の正面図である。 １……測定装置、２……本体、３……光の受発
信手段、４……内周面、５……台部、６……立上
り部、７，８……突起、１２，１４……先端、１
７……処理手段、２０……レーザダイオード、２
１……受光素子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (a) 間隔をあけて２つの突起７，８を有する本体
   ２と、 (b) 本体２に設けられ、突起７，８の先端１２，
   １４を結ぶ仮想直線４ａに垂直な平面内で、前
   記先端１２，１４間の中央位置から突起７，８
   とは反対方向に光を放射する発光素子２０と、
   前記平面内で発光素子２０による反射光を受光
   する受光素子２１とを有する光の受発信手段３
   と、 (c) 発光素子２０を断続的に駆動する手段２５
   と、 (d) 駆動手段２５と受光素子２１との出力に応答
   し、発光素子２０からの光の反射位置と光の受
   発信手段３との間の距離l2を複数回測定する手
   段２６と、 (e) 前記測定手段２６によつて測定された前記距
   離l2のうち、最小の値を保持して出力する手段
   ２８，２９，３０とを含むことを特徴とする物
   体内周面の測定装置。