JPH06229725A - 円筒状物体の外径測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えばパイプや機械部品などのような円筒状
の測定物の外径を、測定物の姿勢や外径測定器の取付精
度などの制約を大幅に緩和した状態で精度良く測定する
ことができるようにする。 【構成】 円筒状測定物１が測定物搭載台２上に横置き
に支持され、レーザー方式の外径測定器３がそのレーザ
ー投光部と受光部とによって測定物１を挟み込むように
設置されている。外径測定器３は一対の支持部５によっ
て軸６を中心として回動（揺動）可能に支持されてい
る。測定物１の軸方向の一断面の外径を測定する際に、
測定物１の軸芯に対する外径測定器３の角度を変えなが
ら、その測定物１の外径を連続的に測定し、この連続的
に測定した外径測定値の最小値を真の外径値とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パイプや機械部品など
の円筒状物体の外径測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】パイプや機械部品などの円筒状測定物の
外径を測定する方法としては、いくつか方法が実用化さ
れている。測定方法は大きく分けると接触式と非接触式
との２つがある。なかでも、光を用いた非接触式の外径
測定方法は、簡便かつ高精度な測定が可能なことから広
く使用されている。光を用いた外径測定方法としては、
以下の方法が代表的である。

【０００３】第１の測定方法はレーザー光走査式外径測
定方法である。細くビーム径を絞ったレーザー光を測定
物の軸芯に対して垂直方向すなわち断面方向に走査し、
レーザー光源に対して測定物の反対側でレンズ或いはミ
ラーで集光した光を受光器で受光する。レーザー光は測
定物で遮光されるので、受光器には一定の時間レーザー
光が入射しなくなる。レーザー光の走査が一定速度でか
つ平行に行われるならば、受光器にレーザー光が入射し
ない時間は測定物の径に対応するので、その時間を計測
すれば測定物の外径を測定できる。

【０００４】第２の測定方法は光を測定物に照射し、測
定物による遮光部分を測定物の反対側にあるラインイメ
ージセンサで受光することで、測定物の外径を求めるも
のである。

【０００５】上記いずれの方法でも、測定物の軸方向の
測定位置分解能を高くしている。第１の測定方法ではレ
ーザー光を細く絞っているし、第２の測定方法ではライ
ンイメージセンサの測定物位置での視野は狭い。いずれ
の方法でも測定物の軸方向で１ｍｍ程度の測定位置分解
能で外径測定を行うことが可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、いずれの外径測定方法でも、測定物の軸方向の
測定位置分解能を高くしており、測定物の一断面の外径
を測定するので、測定器は測定物の軸方向に対して正確
に垂直に位置させないと、正確な外形を測定できないこ
とになる。このため、測定物を搭載するテーブルの機械
精度、外径測定器の機械精度、取付精度など厳しく管理
する必要があり、測定作業を行う上での作業性を大きく
損なっていた。

【０００７】本発明は、このような実情に鑑み、例えば
パイプや機械部品などのような円筒状の測定物の外径
を、測定物の姿勢や外径測定器の取付精度などの制約を
大幅に緩和した状態で精度良く測定することができる円
筒状物体の外径測定方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このための本発明方法
は、円筒状測定物の軸方向の一断面の外径を測定する方
法において、前記測定物の軸芯に対する外径測定器の角
度を変えながら該測定物の外径を連続的に測定し、この
連続的に測定した外径測定値の最小値を真の外径値とす
るものである。

【０００９】

【作用】本発明によれば、測定物の軸芯に対する外径測
定器の角度を変えながら連続的に外径測定を行うと、こ
の連続的に測定した外径測定値は、外径測定器と測定物
とが垂直に位置するときに最小値を示し、その他の角度
ではその値よりも大きくなるので、その最小値によって
真の外径値を求めることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を機械軸の外径測定に適用した
一実施例について図面に基づき説明する。

【００１１】図１は実施例における測定物１と外径測定
器３とを示す概略図である。

【００１２】測定物１は、長尺の円筒状の軸であり、外
径は数１０ｍｍから数１００ｍｍまで、長さは数１０ｃ
ｍから数ｍまで各種サイズのものがある。測定物搭載台
２は、測定物１を下方から横置きに支持するもので、Ｖ
ブロックなどが使用される。外径測定器３は、測定物１
を挟み込むように略コ字状をなし、一対の支持部５によ
って軸６を中心として回動（揺動）可能に支持されてい
る。

【００１３】図２は測定物１と外径測定器３との位置関
係を示す概略図である。

【００１４】外径測定器３は、レーザーを使用した方式
のもので、測定物１を挟み込むように、レーザー光投光
部３ａと受光部３ｂとが測定物１の両側に配置されてい
る。レーザー光投光部３ａからはスポット状のレーザー
光７が平行かつ等速度で測定物１に走査され、測定物１
の反対側にある受光部３ｂで受光される。受光された信
号は電気信号に変換された後、外径演算装置４に送ら
れ、測定物１でレーザー光７が遮断された時間を長さに
換算することにより、測定物１の外径を測定できる。

【００１５】レーザー光７の進行方向をＸ方向、レーザ
ー光７の走査方向をＹ方向とすると、Ｘ方向とＹ方向と
のなす角度は９０度となる。

【００１６】外径を精度良く求めるためには、測定物１
の中心軸ＬがＸ方向、Ｙ方向の両方に対して垂直な方向
にあるのが理想的である。図３（ａ）にこの様子を示
す。但し、光を測定物１に照射し、測定物１による遮光
部分の長さを求める外径測定方法に関しては、測定物１
の中心軸ＬがＸ方向、すなわち図３（ａ）に示すように
レーザー光の進行方向に傾いていても外径測定精度上は
問題ない。

【００１７】しかし、この外径測定方法でも、図３
（ｂ）に示すように、測定物１の中心軸ＬがＹ方向、す
なわちレーザー光の走査方向に傾いている場合には、測
定物１の本来の外径値Ｄよりも大きな測定値Ｄ′となっ
てしまう。測定物１の中心軸ＬのＸ軸と垂直な方向から
の傾きをθとすると、外径測定値Ｄ′は、 Ｄ′＝Ｄ／ｃｏｓθ となる。

【００１８】測定物１を外径測定器３に対して厳密に垂
直な方向に置くことは大きな手間を要する。例えば、機
械軸などのように長尺な測定物１の場合、外径が長手方
向で幾段にも異なっている場合が多く、下方から測定物
１を水平に保持するのは非常に困難を伴う。

【００１９】そこで、図１において外径測定器３を軸６
を中心として回動（揺動）させながら、すなわち図４
（ａ）に示すように、測定物１に対する外径測定器３の
角度を変えながら連続的に外径測定を行うと、ある時点
で外径測定器３と測定物１とが垂直になるので、その時
の外径測定値を測定物１の外径値とすればよい。連続的
に測定した外径値は、図４（ｂ）に示すように、外径測
定器３と測定物１とが垂直に位置するときに最小値を示
し、その他の角度ではその値よりも大きくなるので、外
径の連続測定を行いながら測定値をモニターし、測定値
の最小値を求めればよい。

【００２０】例えば、測定物１の径が２００ｍｍであ
り、水平方向に対して長手方向の傾きが０．５度程度傾
くように支持されている場合、外径測定器３が鉛直方向
を向いている場合には１５μｍ程度の測定誤差を生じ
る。現在の機械軸の外径測定がマイクロメータで行われ
ていることを考えると、この１５μｍの測定誤差は無視
できない数値である。本方法を用いて外径測定器３を測
定物１の垂直方向に対して±１．０度振ることによっ
て、外径測定器３を測定物１に対して最適位置に位置さ
せることができることから、その測定誤差は無くなり、
精度の良い外径測定が可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
例えばパイプや機械部品などのような円筒状の測定物の
外径を、測定物の姿勢や外径測定器の取付精度などの制
約を大幅に緩和した状態で精度良く測定することがで
き、測定作業の作業性を大幅に向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における測定物と外径測定器と
を示す概略図である。

【図２】上記実施例における測定物と外径測定器との位
置関係を示す概略図である。

【図３】外径測定時の測定物の傾き状態を示す図であ
る。

【図４】本発明の実施例における外径測定方法を示す図
である。

【符号の説明】

１ 測定物 ２ 測定物搭載台 ３ 外径測定器 ３ａ 投光部 ３ｂ 受光部 ４ 外径演算装置 ５ 支持部 ６ 軸 ７ レーザー光

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状測定物の軸方向の一断面の外径を
   測定する方法において、 前記測定物の軸芯に対する外径測定器の角度を変えなが
   ら該測定物の外径を連続的に測定し、この連続的に測定
   した外径測定値の最小値を真の外径値とすることを特徴
   とする円筒状物体の外径測定方法。