JPH0971432A - 外径測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 これまでの外径測定装置は同時多点測定が困
難である。 【解決手段】 請求項１は被測定物１に向けて幅の広い
光を投光する投光部２と、被測定物１を挟んで投光部２
と反対位置に配置され、被測定物１により遮られなかっ
た光を受光する受光部３とを備え、受光部３に受光され
た光から被測定物１の外径を求めるようにした外径測定
装置に、投光部２及び受光部３を被測定物１の長手方向
に沿って往復可動する可動機構４と、投光部２及び受光
部３の位置を検出する位置検出機構５とを設けた。請求
項２は前記装置に、投光部２及び受光部３の移動位置を
検出して、その移動方向のうち被測定物１のメニスカス
部の２箇所以上の位置で外径測定を可能とする制御回路
６を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種物品の外径を測
定するための外径測定装置に関するものであり、例えば
光ファイバのコアとなる棒状ガラスを加熱しながら引き
伸ばして減径させる際に、同棒状ガラスのメニスカス部
の外径を計測するのに使用するのに適するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、図６に示す様にガラス母材Ａを
電気炉内で加熱しながら徐々に引き伸ばして（線引きし
て）所定の外径に減径して光ファイバのコアとなるプリ
フォームコアＢを製造する場合、ガラス母材Ａを線引き
するだけでなく、線引き量に合わせてガラス母材Ａを線
引き方向に送り出している。この場合、プリフォームコ
アＢの外径を一定にするためには線引きにより次第に細
くなるメニスカス部Ｃのうち固化点Ｄの外径を一定にす
る必要がある。この場合、従来は、メニスカス部Ｃのい
ずれかの一点の外径を精密に測定し、その外径が常に一
定になる様に線引き量や母材の送り量を制御していた。

【０００３】前記のような棒状、管状の被測定物の外径
を測定するには従来より外径測定装置が使われている。
外径測定装置の一例としては図６に示すものがあった。
この装置は、セットされた被測定物（ガラス母材）Ａに
向けて同測定物Ａの外径方向に幅広い光を投光する投光
部Ｅと、被測定物Ａを挟んで投光部Ｅと反対側に配置さ
れ且つ被測定物Ａによって遮られなかった光を受光する
受光部Ｆとを備えてなる。この装置では被測定物Ａによ
って遮られた光の幅Ｇを検出して同被測定物Ａの外径を
求めることができる。なおこの装置では、前記投光部Ｅ
及び受光部Ｆの位置は所定位置に固定となっている。

【０００４】また、図６と同様の構成の外径測定装置
で、同図における投光部Ｅ及び受光部Ｆが被測定物Ａの
長手方向に沿ってゆっくりと可動できるようになってい
るものもある。この装置は、前記投光部Ｅ及び受光部Ｆ
が被測定物Ａの長手方向に沿って配置されたガイド（図
示されていない）にスライド自在に取り付けられ、適宜
のスライド機構により被測定物Ａの長手方向に移動しな
がら同測定物Ａの外径を測定することができるようにな
っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記外径測定装置のう
ち図６に示されるものは次のような問題があった。 ．被測定物Ａの外径を一箇所しか測定できないため精
度の高い測定値が得られない。 ．被測定物Ａの外径を同測定物Ａの長手方向について
多点測定するためには外径測定装置自体を動かすか、或
いは同様の測定装置を被測定物Ａの長手方向に沿って多
数配置するかしなければならない。しかしながら前者の
場合は、別途可動機構を設けて外径測定装置をミリ単
位、或いはマイクロ単位で移動させなければならず、ま
た、どの位置で計測したかを把握するためには外径測定
装置自らの位置を正確に把握しなければならず、精度の
高い測定が困難であった。また後者の場合は、外径測定
装置をミリ単位の間隔で配置することは隣接する外径測
定装置同士が接触したり、設置場所を確保できない等の
理由から物理的に困難であり、従って被測定物Ａの外径
をその長手方向の多点で測定することは難しかった。

【０００６】．ガラス母材の減径工程のように被測定
物Ａの外径が長手方向において連続的に且つ時間と共に
刻々と変化するような場合には、被測定物Ａの外径をほ
ぼ同時に多点測定できることが望まれるが、前記のい
ずれの多点測定方法を用いてもこのような同時多点測定
は困難である。

【０００７】．投光部Ｅ及び受光部Ｆが被測定物Ａの
長手方向にゆっくりと移動できるようになっているもの
についても、被測定物Ａの外径が長手方向において連続
的に且つ時間と共に刻々と変化するような場合には、同
時多点測定が困難であるため有効ではない。

【０００８】本発明の目的は、被測定物の外径をその長
手方向に沿って多点測定でき、しかもこのような多点測
定を確実に所定位置で行うことができる外径測定装置を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のうち請求項１記
載の外径測定装置は図１に示すように、被測定物１に向
けてその外径より幅広い光を投光する投光部２と、被測
定物１を挟んで投光部２と反対位置に配置され、被測定
物１により遮られなかった光を受光する受光部３とを備
え、受光部３に受光された光から被測定物１の外径を求
めるようにした外径測定装置において、同装置に、被測
定物１のメニスカス部の外径を計測する前記投光部２及
び受光部３を被測定物１の長手方向に沿って往復可動す
る可動機構４と、往復可動する投光部２及び受光部３の
位置を検出する位置検出機構５とを設けてなるものであ
る。

【００１０】本発明のうち請求項２記載の外径測定装置
は図５に示すように、請求項１記載の外径測定装置に、
往復移動する投光部２及び受光部３の移動位置を検出し
て、その移動方向のうち被測定物１のメニスカス部の２
箇所以上の位置で外径測定を可能とする制御回路６を設
けてなるものである。

【００１１】

【作用】本発明のうち請求項１記載の外径測定装置で
は、被測定物１に向けてその外径より幅広い光を投光す
る投光部２と、被測定物１を挟んで投光部２と反対位置
に配置され、被測定物１により遮られなかった光を受光
する受光部３とを備え、受光部３に受光された光から被
測定物１の外径を求めるようにした外径測定装置におい
て、同装置に、被測定物１のメニスカス部の外径を計測
する前記投光部２及び受光部３を被測定物１の長手方向
に沿って往復可動する可動機構４と、往復可動する投光
部２及び受光部３の位置を検出する位置検出機構５とを
設けてなるため、前記可動機構４により被測定物１の長
手方向に往復可動される投光部２及び受光部３で同被測
定物１のメニスカス部の外径を多点測定することができ
ると共に、多点測定時の正確な測定位置を位置検出機構
５で検出することができる。また前記可動機構４による
投光部２及び受光部３の往復可動を高速にすれば、時間
と共に変化する被測定物１の外径を連続して測定するこ
とも可能であり、この場合、単なる外径測定ではなく、
形状測定に近い測定が可能となる。

【００１２】本発明のうち請求項２記載の外径測定装置
では、請求項１の外径測定装置に、往復移動する投光部
２及び受光部３の移動位置を検出して、その移動方向の
うち被測定物１のメニスカス部の２箇所以上の位置で外
径測定を可能とする制御回路６を設けてなるため、被測
定物１のメニスカス部の希望する位置における外径を測
定することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態１】本発明の外径測定装置の一実施
形態例を図１に基づいて詳細に説明する。図１に示す符
号１は被測定物であり、ここでは光ファイバのコアとな
る棒状ガラス（プリフォーム）である。この棒状ガラス
の変形（減径）している部分（メニスカス部分）の周囲
で投光部２の光を邪魔しない位置にはヒーター（図示さ
れていない）が配置されており、このヒーターによる加
熱と、棒状ガラスの両端の支持具（図示されていない）
による棒状ガラスの押し引き量の調節で同棒状ガラスが
引き伸ばされながら減径されるようになっている。

【００１４】図１に示す符号２は投光部である。この投
光部２は被測定物１の外径方向には幅広であるが長手方
向にはしぼりをきかせた帯状の光を出力する。この帯状
の光は被測定物１の外径Ｄより幅を広くしてあり、被測
定物１に照射された光が同被測定物１によって完全に遮
られずその両側面から少なからず抜けて、後述する受光
部３に受光されるようにしてある。

【００１５】図１に示す符号３は受光部である。この受
光部３は投光部２から出される光を受光するものであ
り、被測定物１を挟んで投光部２の反対側に配置されて
いる。この受光部３は、投光部２から出され被測定物１
の側方をすり抜けてくる光を受光する。受光部３で受光
された光の光量は、被測定物１の外径（直径）Ｄを反映
しており（被測定物１の外径が大きくなると受光量が減
少し、外径Ｄが小さくなると受光量が増大する）、この
受光量を図示されていない適宜回路で処理して、被測定
物１の外径Ｄを求めることができるようになっている。
この測定は所定の時間間隔、或は投光部２及び受光部３
が所定量移動される毎に行われるようになっており、そ
のつど被測定物１の外径Ｄが求められるようになってい
る。

【００１６】前記投光部２及び受光部３は、被測定物１
の外周を囲むような略コ字型に形成されたベース板１０
にしっかりと取り付けられており、ベース板１０が上下
に駆動されても投光部２及び受光部３は互いの位置関係
が変動しないようにしてある。

【００１７】図１に示す符号４は前記投光部２及び受光
部３を取り付けているベース板１０を上下方向にのみ往
復可動可能とする可動機構である。この可動機構４は図
２、３に示すように、ベース板１０と同様に略コ字型に
構成されたボックス１１から上方に突出する４本のガイ
ド（リニアシャフト１２ａ、リニアブッシュ１２ｂ）１
２が同ベース板１０を上下方向にのみスライド可能なる
ように支持し、またボックス１１から上方に突出する４
本のプッシュロッド１３がベース板１０を下から押した
り引いたりして上下に往復可動する。

【００１８】具体的には、前記ボックス１１内に設けら
れたモータ（例えばＡＣサーボモータ）１４がその回転
軸に取り付けられた回転体１５を図中の矢印方向に回転
し、同回転体１５に連結された左右２本のロッド１６を
図中の矢印ａ−ｂ方向に可動する。左右２本のロッド１
６は、夫々の先端側に配置された回転シャフト１９のス
イング金具１８を矢印ｃ−ｄ方向にスイングし、これに
より回転シャフト１９を矢印ｅ−ｆ方向に回転する。回
転シャフト１９は、その途中に取り付けられた第２のス
イング金具１７を矢印ｇ−ｈ方向にスイングし、各スイ
ング金具１７の先に連結されたプッシュロッド１３を上
下方向に駆動する。前記モータ１４は高速回転も可能で
あり、この場合、投光部２と受光部３を取り付けたベー
ス板１０をかなりの高速で往復可動することができ、投
光部２の光を被測定物１の長手方向に走査するように投
光し、被測定物１の長手方向の形状変化を正確に捕らえ
る測定が可能となる。

【００１９】前記可動機構４は例えば図４に示すよう
に、モータ１４の回転運動をボールねじ２０及びボール
ナット２２により直接往復運動に変換して、ベース板１
０を上下方向に往復可動するようにしてもよい。この場
合も、ベース板１０のガイド１２で支持される４箇所を
連動して往復可動できるようにするのが望ましく、その
ためモータ１４の回転を傘歯車２２及び回転シャフト２
３により他の３本のボールねじ２０（２本のボールねじ
２０しか図示されていない）に分散して伝達し、４本あ
るボールねじ２０が互いに同調して回転駆動されるよう
にする。なお、本発明の外径測定装置における可動機構
４はこれ以外の構造でもよく、要は投光部２や受光部３
がぶれずに垂直に往復可動できるようにすればよい。

【００２０】図２に示す符号５は位置検出機構である。
この位置検出機構５は、前記ガイド１２のリニアブッシ
ュ１２ｂの外周面に図５に示すようなスリット３０が１
ミリ刻みで刻まれてスケール３１が形成されている。こ
のリニアブッシュ１２ｂの外周には前記スリット３０の
刻みを検出する検出センサ３２があり、この検出センサ
３２から出力されるパルス（スケール３１のスリット３
０に対応したパルス）がカウンター３３でカウントされ
るようにしてある。

【００２１】本発明では前記カウンター３３でカウント
されたカウント値を図５に示す制御回路６で処理してガ
イド１２の移動位置を検出し、所定位置で外径を測定す
る。具体的には前記のカウント値を投光部２及び受光部
３の位置の実際値とし、相対位置表示器３４に表示させ
る。次にカウンター３３のデータをコンパレーター３５
により測定位置設定デジスイッチ３６で設定された上部
位置と下部位置の設定データと比較し、一致したとき
に、フリップフロップ回路３７を通して外径測定器の位
置信号として出力し、夫々の出力時に投光部２及び受光
部３により測定されるデータがデジスイッチ３６で設定
した上下測定位置での被測定物１の外径となる。

【００２２】図５では上部と下部の中間点をも測定位置
とし、その中間位置もコンパレータ３５で比較して検出
し、その出力時に投光部２及び受光部３により外径測定
すれば、中間測定位置での被測定物１の外径となる。こ
のようにすれば、図１（ｂ）に示すように被測定物１の
上中下３点を測定することができ、これらデータに基づ
いて被測定物１の外径を測定することができるので、測
定精度が向上する。なお、図５の３８は測定位置検出部
であり、原点、上部、中間部、下部用の４つの検出部が
あり、各検出部３８はＬＥＤとフォトカプラを一対とし
てあり、外径測定装置が原点、上部、中間部、下部の夫
々の位置に来た時に、夫々の位置のＬＥＤが点灯するよ
うにしてある。なお、往復移動する投光部２及び受光部
３はリセット時に原点位置にリセットされるようにして
ある。

【００２３】

【発明の効果】本発明の請求項１の外径測定装置では、
可動機構により往復可動される投光部及び受光部で被測
定物のメニスカス部の外径を多点測定することができる
と共に、多点測定時の正確な測定位置を位置検出機構で
検出することができるため、次のような効果を得ること
ができる。 ．メニスカスの各点の外径を求めることができる。 ．メニスカスの各点の外径の平均値を求めることがで
きる。 ．平均値を用いることによりメニスカス表面に生じた
小さなこぶやへこみ等の欠陥による影響を取り除くこと
ができる。 ．メニスカスの各点の外径変化量を求めることができ
る。 ．メニスカスの各点の傾斜を求めることができる。 ．メニスカスの各点の外径や傾斜等からメニスカスの
面積や体積を求めることができる。 ．外径データは平均以外の統計手法で処理することも
でき、この場合は測定誤差やメニスカス表面に生じた欠
陥による影響を解消して、より高度な外径測定、傾き測
定、面積測定、体積測定が可能となる。 ．例えばメニスカス本体の体積を求めてそれが一定に
なるように被測定物（プリフォーム）の送り量と引き取
り量を制御することが可能となり、この場合は外径変動
の少ない減径プリフォームを得ることが可能となる。

【００２４】本発明の請求項２の外径測定装置によれ
ば、制御回路により多点測定時の測定位置が正確に求め
られるので、往復移動しても所定位置で外径測定がで
き、測定精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の外径測定装置の一実施例を示
した斜視図、（ｂ）は同測定装置による多点測定の例を
示した説明図。

【図２】（ａ）は図１の測定装置の横断面図、（ｂ）は
図１の測定装置の縦断面図。

【図３】図１の外径測定装置における可動機構の可動機
構を説明する説明図。

【図４】図１の外径測定装置における可動機構の可動機
構の他の例を示した説明図。

【図５】図１の外径測定装置における位置検出機構のブ
ロック図。

【図６】従来の外径測定装置の一例を示した斜視図。

【符号の説明】

１ 被測定物 ２ 投光部 ３ 受光部 ４ 可動機構 ５ 位置検出機構 ６ 制御回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定物（１）に向けてその外径より幅広
   い光を投光する投光部（２）と、被測定物（１）を挟ん
   で投光部（２）と反対位置に配置され、被測定物（１）
   により遮られなかった光を受光する受光部（３）とを備
   え、受光部（３）に受光された光から被測定物（１）の
   外径を求めるようにした外径測定装置において、同装置
   に、被測定物（１）のメニスカス部の外径を計測する前
   記投光部（２）及び受光部（３）を被測定物（１）の長
   手方向に沿って往復可動する可動機構（４）と、往復可
   動する投光部（２）及び受光部（３）の位置を検出する
   位置検出機構（５）とを設けてなることを特徴とする外
   径測定装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の外径測定装置に、往復移動
   する投光部（２）及び受光部（３）の移動位置を検出し
   て、その移動方向のうち被測定物（１）のメニスカス部
   の２箇所以上の位置で外径測定を可能とする制御回路
   （６）を設けてなることを特徴とする外径測定装置。