JPH0783602A - 円筒穴測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容易に円筒度を測定することが可能な円筒穴
測定装置を提供する。 【構成】 径寸法測定器１５の測定子３１で円筒穴内を
移動しながら内径Ｗｎを連続的に測定する。測定子３１
内の移動棒３５は図面左側に押圧バネ３９から受ける軸
方向の押圧力を、先端の円錐形状部で径方向の押圧力に
変換し、測定接触部３４を互いに外側に広げる。測定接
触部３４の径外側方向の変位により移動棒３５は図面左
側に移動する。径Ｗ２が小さくなると、測定接触部３４
は、接触点Ｐで内側に移動し、移動棒３５が右方向に移
動する。この移動棒３５の移動が、差動トランス等で検
出されて内径Ｗｎが測定される。各位置の内径ＷｎがＲ
ＡＭに格納され、円筒度および円筒形状が測定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は円筒穴測定装置に係り、
詳細には、加工工具に対して回転しながら加工された円
筒穴の円筒度を測定する円筒穴測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車の燃料噴射ノズルのボデ
ィには、噴射孔に燃料を供給するために中を往復移動す
るニードルのガイドとして円筒穴が明けらている。この
ような円筒穴の加工は、一般に、加工工具と被加工物の
両方を回転させながら行われる。このような円筒穴の加
工を行う製品の場合、その品質を管理するために、円筒
度（円筒穴の中心軸から加工面までの最大距離と最小距
離との差）の測定が必要となる。このような円筒度の測
定は、従来、簡易的な代替的方法として真円度測定器を
用いて、次のように行っていた。第１の方法として、被
測定物の円筒穴の中心軸と測定子上下移動軸とを一致さ
せた後、円筒穴の真円を前記軸方向に一定間隔で測定
し、これを連続的につなぐことにより近似的な円筒面を
作り、円筒度を算出していた。第２の方法として、上記
第１の方法と同様に両軸を一致させた後、被測定物は回
転させず、測定子を内面に接触させた状態で、この軸方
向に移動させることにより、中心軸に平行な１断面の内
面形状を得る。次に被測定物を１８０度回転させ、軸対
象となる位置についても同様の内面形状を得る。この出
力形状から円筒度を求めている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の円筒度の測定
は、その円筒度を測定するための機器ではなく、真円度
測定器を使用していたため、真円測定に必要な制限を受
けていた。すなわち、真円測定器では、測定断面が軸芯
に対して直角でなければ楕円を測定する事になると共
に、測定器の軸芯と被測定物の軸芯を一致させす必要が
ある。このため、真円測定器を用いて円筒度を測定して
いた従来では、第１の方法では約１０分、第２の方法で
は８分程度の時間が必要であり、製品検査のために、例
えば１００個の円筒度測定を行うような場合には、非常
に長時間を必要としていた。

【０００４】また、真円度測定器は、高価であると共
に、測定誤差を少なくするため、恒温状態に温度管理さ
れた測定室で使用されるため、生産ラインでの円筒度測
定用に導入するのは困難であった。また、真円度測定器
を使用して円筒度を測定する場合、真円度測定器で提供
されるプログラムはあくまでも真円測定のためのプログ
ラムであり、円筒度を測定するためには、別個のプログ
ラムを開発する必要があった。

【０００５】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされた
もので、容易に円筒度を測定することが可能な円筒穴測
定装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、円筒穴の内径を測定する径寸法測定手段と、この径
寸法測定手段を前記円筒穴の軸方向に移動させる移動手
段と、前記径寸法測定手段による測定結果を格納する格
納手段と、この格納手段に格納された測定結果から円筒
度を算出する円筒度算出手段と、この円筒度算出手段で
算出された円筒度を出力する出力手段、とを円筒穴測定
装置に具備させて前記目的を達成する。請求項２記載の
発明では、円筒穴の内径を測定する径寸法測定手段と、
この径寸法測定手段を前記円筒穴の軸方向に移動させる
移動手段と、この移動手段による前記径寸法測定手段の
移動量を検出し、前記径寸法測定手段による測定位置を
算出する測定位置算出手段と、この測定位置算出手段で
算出された測定位置と、その測定位置に対応する前記径
寸法測定手段による測定結果を格納する格納手段と、こ
の格納手段に格納された測定結果から円筒度および円筒
形状を算出する演算手段と、この演算手段で算出された
円筒度および円筒形状を出力する出力手段、とを円筒穴
測定装置に具備させて前記目的を達成する。

【０００７】

【作用】請求項１記載の円筒穴測定装置では、移動手段
によって軸方向に移動されながら、径寸法測定手段が円
筒穴の内径を測定し、その測定結果を格納手段に格納す
る。格納された測定結果から、円筒度算出手段で円筒度
を算出し、算出結果を出力手段に表示する。請求項２記
載の円筒穴測定装置では、移動手段によって軸方向に移
動されながら、径寸法測定手段が円筒穴の内径を測定す
ると共に、測定位置算出手段により測定位置を算出し、
測定結果と測定位置を格納手段に格納する。演算手段
は、格納手段に格納された内容から円筒度と円筒形状を
算出し、出力手段で出力する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の円筒穴測定装置における一実
施例を図１ないし図４を参照して詳細に説明する。図１
は、円筒穴測定装置の概略構成を表したものである。こ
の図１に示すように、円筒穴測定装置は、被測定物であ
るワーク１１を固定するための固定部１２を備えてお
り、この固定部１２には、各種形状のワークに対応して
交換用アタッチメント１３が取付けられるようになって
いる。ワーク１１は、この交換用アタッチメント１３
に、例えばネジ止めによって固定されるようになってい
る。円筒穴測定装置は、また、固定部１２に固定された
ワーク１１の円筒穴の径寸法を測定する径寸法測定器１
５を備えている。この径寸法測定器１５は、径寸法を測
定するボアゲージ１６および、センサ部１７を備えてい
る。

【０００９】円筒穴測定装置は、ボアゲージ１６の軸芯
が、固定部１２に固定されたワーク１１の軸芯と一致す
るように径寸法測定器１５を保持すると共に、上下にス
ライドさせるスライド機構部２１を備えている。このス
ライド機構部２１は、径寸法測定器１５を水平面で自由
に移動可能に保持するフローティングホルダ２２、この
フロティングホルダ２２を保持する移動部２３、この移
動部を上下動させるためのボールネジ２４とサーボモー
タ２５（パルスモータ）を備えている。径寸法測定器１
５の上下の移動量は、ボールネジ２４に取付けられたエ
ンコーダ２６によって測定されるようになっている。

【００１０】図２は、径寸法測定器１５の構成を表した
ものである。図２（ａ）に示すように、径寸法測定器１
５のボアゲージ１６は、ほぼ全長にわたって２分割され
た測定子３１を備えている。この測定子３１は、その一
端部３２で一体に形成され、さらに端部にはネジ部３３
が形成されている。測定子３１の他端部には、図２
（ｂ）に示すように、それぞれ半円形状に二分割された
測定接触部３４、３４が形成されており、測定する円筒
穴の内径に応じて径方向（矢印Ｘ方向）に変位するよう
になっている。測定子３１の内部には、先端が円錐形状
に形成された移動棒３５が配置されている。移動棒３５
は、その先端の円錐形状部が測定接触部３４、３４の間
で接触しており、測定接触部３４、３４の径方向の移動
によって、軸方向（矢印Ｙ方向）に移動するようになっ
ている。測定子３１は、その端部に形成されたネジ部３
３によって固定部３７に固定されており、被測定物の円
筒穴の大きさに応じて交換されるようになっている。

【００１１】固定部３７の内部には、押圧棒３８が配置
されている。この押圧棒３８は、一端が移動棒３５と接
しており、他端に配置された押圧バネ３９によって、移
動棒３５に押圧力を加えている。この押圧バネ３９の押
圧力で移動棒３５が押されることによって、その先端の
円錐形状部を介して、測定接触部３４、３４を径方向に
広げている。径寸法測定器１５のセンサ部１７として
は、差動トランス変位センサ、光電走査式変位センサ、
静電容量型変位センサ、ホール素子変位センサ等の、図
示しない各種変位センサのいずれかが使用され、配置さ
れている。固定部３７の押圧棒３８の押圧バネ３９側端
部は、センサ部１７内に配置されたセンサの図示しない
移動部に接続され、または接触している。例えば、セン
サが差動トランス変位センサであればコアに接続等さ
れ、静電容量型変位センサであれば可動電極に接続等さ
れ、ホール素子センサであればホール素子に接続等され
ている。

【００１２】図３は、円筒穴測定装置の回路構成につい
て表したものである。この図３に示すように、円筒穴測
定装置は、制御部４１を備えている。この制御部４１に
は、データバス等のバスライン４２および図示しないイ
ンターフェイスを介して、径寸法測定器１５から供給さ
れる変位信号を増幅するアンプ４３、各種条件の設定等
を行う操作パネル４４、スライド機構部２１に配置され
移動部２３および径寸法測定器１５の上下方向の移動量
を制限するリミットスイッチ４５、ソレノイド４６、サ
ーボモータ２５を駆動するサーボドライバ４７、および
エンコーダ２６が接続されている。また、制御部４１に
は、径寸法測定器１５で検出された測定値や、この測定
値に基づいて求められる円筒穴の形状を表示する画像表
示装置４８およびプリンタ４９が接続されている。

【００１３】制御部４１は、サーボドライバ４７による
サーボモータ２５を駆動制御することで、スライド機構
部２１およびこれに保持された径寸法測定器１５を、一
定速度で上下移動させる。また、制御部４１は、上下移
動に伴って径寸法測定器１５およびアンプ４３を介して
連続的に供給されるワーク１１の円筒穴径を記憶すると
共に、この円筒穴径のデータおよび、エンコーダ２６か
ら供給される円筒穴径の測定位置のデータとから円筒度
を算出し、また、円筒形状を算出するようになってい
る。制御部４１は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ
（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アク
セス・メモリ）等を備えており、ＣＰＵがＲＡＭをワー
キングエリアとしてＲＯＭに格納された各プログラムを
実行することによって、上記の各動作を行うようになっ
ている。

【００１４】次に、このように構成された円筒穴測定装
置による、円筒度の測定動作について説明する。測定者
は、測定前の準備として、測定対象となるワーク１１に
合致した交換用アタッチメント１３を固定部１２に取付
けると共に、測定するワーク１１の円筒穴径に合わせて
ボアゲージ１６の測定子３１をセットする。また、測定
対象となるワーク１１のサンプル数や、各ワークの円筒
穴の測定が終了する毎に、その円筒度と円筒形状の画像
表示装置４８、プリンタ４９への出力条件等を操作パネ
ル４４から入力する。

【００１５】準備終了後、操作パネル４４の測定開始キ
ーが押下されると、制御部４１は、サーボドライバ４７
を駆動制御し、径寸法測定器１５の測定接触部３４をワ
ーク１１の円筒穴の最下端位置まで移動させる。この
際、径寸法測定器１５の中心軸は、フローティングホル
ダ２２で水平面内を前後左右自由に移動しながら、測定
する円筒穴の軸芯に自動的に一致する。すなわち、測定
子３１の測定接触部３４、３４は、移動棒３５先端の円
錐形状部によって互いに外側に広げられると共に、測定
接触部３４、３４が半円形状に形成されている。このた
め、測定子３１を円筒穴に挿入するときには両者の中心
軸がずれていても、移動棒３５の中心軸から最も離れた
測定接触部３４の点Ｐ、Ｐ（図２（ｂ））が、円筒穴の
水平面での最大距離である直径上の位置に移動し、測定
接触部３４と円筒穴の両軸芯が一致する。その後、制御
部４１は、径寸法測定器１５を一定速度、例えば、秒速
２ｍｍの定速で径寸法測定器１５を上方に移動させる。
この移動と共に径寸法測定器１５は、一定間隔、例えば
０．２秒毎に、測定結果を出力する。

【００１６】図４は、円筒穴径の測定状態を表したもの
である。この図４（ａ）に示すように、円筒穴の径Ｗ１
が大きい場合、移動棒３５は図面左側に押圧バネ３９
（図２）から軸方向の押圧力を受けている。この軸方向
の押圧力は、円錐形状部によって径方向の押圧力に変換
され、測定接触部３４が互いに外側に広げられる。測定
接触部３４の径外側方向の変位は、移動棒３５の軸方向
の変位として、センサ部１７のコア等に伝達されること
で、径Ｗ１が測定される。

【００１７】一方、径寸法測定器１５の上方への移動に
ともなって、円筒穴の径Ｗ２が図４（ｂ）に示すように
小さくなると、測定接触部３４、３４は、接触点Ｐ、Ｐ
で内側に移動する。測定接触部３４、３４が内側に移動
すると、移動棒３５は、図面右方向に移動し、センサ部
１７で径Ｗ２が測定される。このようにして、径寸法測
定器１５の上方向への移動にもとなって、連続的に円筒
穴の径Ｗｎが測定され、その測定結果は、アンプ４３を
介して、制御部４１に供給される。制御部４１は、供給
される測定結果を、測定位置を示すエンコーダ２６から
の測定位置データと共に、ワークエリアとしてのＲＡＭ
に逐次格納する。

【００１８】セットされたワーク１１についての測定が
終了すると、制御部４１では、ＲＡＭに格納した円筒穴
の径Ｗｎのデータの最大値および最小値から円筒度を算
出し、ＲＡＭの所定エリアに格納する。また、ＲＡＭに
格納した測定位置のデータと、その位置における円筒穴
の径Ｗｎとから、円筒形状を算出し、その形状を画像表
示装置４８に表示する。算出した円筒形状は、操作パネ
ル４４の指示に応じて、プリンタ４９からも出力され
る。制御部４１で、円筒度および円筒形状を算出してい
る間に、操作者は、ワーク１１の交換をする。以下、必
要とするワークの全て、例えば１００個のワークに対す
る測定を同様に行う。各ワーク１１の円筒穴に対するデ
ータのＲＡＭへの格納が終了すると、制御部４１は、円
筒度の最大値、最小値、平均値等の各種統計を取り、画
像表示装置４８およびプリンタ４９に出力する。

【００１９】以上説明したように、本発明の円筒穴測定
装置によれば、求心性のある測定子３１を使用したの
で、各ワーク１１の円筒穴に対する円筒度を、約１分程
度で素早く測定することが可能になる。また、円筒穴の
径Ｗｎを、連続的に測定しているため、制御部４１で
は、必要に応じた量のデータを使用することができ、正
確な測定を行うことが可能となる。さらに、多くのデー
タをＲＡＭに格納保持するため、各種の統計を容易にと
ることが可能である。

【００２０】以上本発明の円筒穴測定装置の一実施例に
ついて説明したが、本発明は、この実施例の構成に限定
されるものではなく、他の変形を行うことが可能であ
る。例えば、本実施例では、移動棒３５として先端に円
錐形状部を備えた円柱を使用したが、先端を断面を三角
形状に形成した角柱を使用するようにしてもよい。角柱
とすることで、三角形状部と測定接触部３４の二分割部
とが線接触するために移動棒３５の変位が滑らかに行わ
れる。

【００２１】また、本実施例では、被測定物であるワー
ク１１は、１つづつ固定部１２の交換用アタッチメント
１３にセットするようになっているが、複数の固定部１
２および交換用アタッチメント１３を移動可能に配置す
るようにしてもよい。例えば、固定部を２つ配置した場
合に、一方の交換用アタッチメント１３にセットしたワ
ーク１１の測定を行っている間に、他方の交換用アタッ
チメント１３にワーク１１をセットすることで、測定時
間をさらに短縮することが可能となる。この場合、一方
のワーク１１に対する測定終了後の、固定部１２および
交換用アタッチメント１３の移動については、制御部４
１によって移動制御されるようにする。さらに、３以上
の固定部１２、交換用アタッチメント１３を移動可能に
配置すれば、より効率的な測定が可能となる。

【００２２】さらに、径寸法測定器１５として、ほぼ全
長にわたって２分割された測定子３１を備えたボアゲー
ジ１６を使用したが、測定子の軸芯と、ワーク１１の円
筒穴の軸芯とを自動的に一致させる求心性を持った径寸
法測定器であれば、他の測定器でもよい。例えば、径寸
法測定器として、対象面との隙間を空気ノズルの背圧・
空気量で測定するエアーマイクロメータを用いてもよ
い。この場合、径寸法測定器に求心性を持たせるため、
エアーマイクロメータを２つ配置し、軸芯を通る垂直線
上外側方向（１８０度の逆方向）に両空気ノズルを配置
するようにする。このエアーマイクロメータを使用する
ことで、非接触の測定が可能となり、ワーク１１の材質
に影響されずに円筒度を測定することができる。

【００２３】また、非接触の測定として、対象との変位
を渦電流の変化を利用して測定する渦電流変位センサ
や、光学的に対象との距離を測定する光利用の変位セン
サを使用するようにしてもよい。これらのセンサを使用
した場合、径寸法測定器自体に求心性がないので、３つ
のセンサによって、円筒穴内周面までの距離３点で測定
し、その３点を通る円を制御部で算出するようにする。

【００２４】

【発明の効果】本発明の円筒穴測定装置によれば、移動
手段によって軸方向に移動されながら、径寸法測定手段
で円筒穴の内径を測定し、その測定結果から円筒度を算
出するので、容易に円筒度を測定することができる。ま
た本発明の円筒穴測定装置では、円筒度を測定するため
に、真円度測定装置を使用せずに、径寸法測定手段によ
り円筒穴の内径を測定する構成としたので、安価な円筒
穴測定装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の円筒穴測定装置における一実施例の概
略構成図である。

【図２】同上、円筒穴測定装置における径寸法測定器の
構成図である。

【図３】同上、円筒穴測定装置の回路構成図である。

【図４】同上、円筒穴測定装置による円筒穴径の測定状
態を示す説明図である。

【符号の説明】

１１ ワーク １２ 固定部 １３ 交換用アタッチメント １５ 径寸法測定器 １６ ボアゲージ １７ 外装部 ２１ スライド機構部 ２２ フローティングホルダ ２３ 移動部 ２４ ボールネジ ２５ サーボモータ ２６ エンコーダ ３１ 測定子 ３３ ネジ部 ３４ 測定接触部 ３５ 移動棒 ４１ 制御部 ４３ アンプ ４４ 操作パネル ４５ リミットスイッチ ４７ サーボドライバ ４８ 画像表示装置 ４９ プリンタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒穴の内径を測定する径寸法測定手段
   と、 この径寸法測定手段を前記円筒穴の軸方向に移動させる
   移動手段と、 前記径寸法測定手段による測定結果を格納する格納手段
   と、 この格納手段に格納された測定結果から円筒度を算出す
   る円筒度算出手段と、 この円筒度算出手段で算出された円筒度を出力する出力
   手段、とを具備することを特徴とする円筒穴測定装置。
2. 【請求項２】 円筒穴の内径を測定する径寸法測定手段
   と、 この径寸法測定手段を前記円筒穴の軸方向に移動させる
   移動手段と、 この移動手段による前記径寸法測定手段の移動量を検出
   し、前記径寸法測定手段による測定位置を算出する測定
   位置算出手段と、 この測定位置算出手段で算出された測定位置と、その測
   定位置に対応する前記径寸法測定手段による測定結果を
   格納する格納手段と、 この格納手段に格納された測定結果から円筒度および円
   筒形状を算出する演算手段と、 この演算手段で算出された円筒度および円筒形状を出力
   する出力手段、とを具備することを特徴とする円筒穴測
   定装置。