JP6040795B2 - 内形計測装置 - Google Patents

Description

本発明は内部に空間を有する筒形状の被計測物の内形を計測する内形計測装置に関する。

管などの内部に空間を有する被計測物の内形を計測する装置は従来から様々利用されている（例えば、特許文献１又は２参照）。

一例として、筒形状の被計測物の空間に、回転機構で回転させながら接触式の変位計を接触させて、その変位計で得られた値を利用して空間の形状を計測する内形計測装置がある。接触式の変位計で得られる値は高精度で信頼性も高いが、計測可能な範囲は狭い。したがって、接触式の変位計を利用する内形計測装置では、変位計とともに、変位計よりも広範囲を測定可能なスケールを利用している。

例えば、このような内形計測装置では、変位計を被計測物の空間の半径方向にスライド可能なテーブルに設置し、被計測物の空間のサイズに合わせて変位計の位置を移動させた上で変位計で被計測物の内面に接触させながら回転して変位を測定する。また、内形計測装置では、変位計が設置されるテーブルの移動範囲を計測するスケールも有しており、変位計で計測される値と、スケールで計測される値とを合わせて内形計測の結果を得ている。

このような内形計測装置では、変位計が設置されるテーブルをスライド移動させる場合、安定して移動させることが重要である。すなわち、安定させて移動できない場合には、変位計で計測される値やスケールで計測される値の信頼性が低くなり、内形計測装置による計測の精度が低下するおそれがある。

ここで、被計測物の空間が小さくなるほど内形計測装置のサイズも小さくする必要がある。したがって、変位計が設置されるテーブルのサイズも小型化されるとともに、このテーブルをスライドさせる機構のサイズも小型化され、安定して精度良くテーブルを移動させることが困難になり、計測精度が低下するおそれがあった。

このように、内形計測装置では、高精度で被計測物の内形を計測することが困難であった。

特開２０１１−１３０６０号公報 特開２００６−１５３５４６号公報

上記課題に鑑み、本発明は、高精度で被計測物の内形を計測することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、内部に空間を有する被計測物の空間の内形を計測する内形計測装置であって、被計測物の空間に挿入可能に構成され、当該空間への挿入方向に延在する軸の周りに回転可能な旋回ユニットと、旋回ユニットに固着される支持基盤と、少なくとも２組のレールとブロックで構成され、当該レールが支持基盤に旋回ユニットの回転軸と直交して設置される第１リニアガイドと、少なくとも２組のレールとブロックで構成され、当該ブロックが支持基盤に回転軸と直交して設置される第２リニアガイドと、第１リニアガイドのブロックと、第２リニアガイドのレールとが背面に設置され、支持基盤に設置される第１リニアガイドのレール及び第２リニアガイドのブロックに誘導されて回転軸と直交方向に摺動自在なテーブルと、テーブルの正面に配置され、被計測物の内面に接触して内形を検出する検出部と、テーブルの背面に複数のレールの間にレールと平行に設置され、所定間隔の目盛を有するスケールと、支持基盤に固定され、スケールの目盛に応じたテーブルの移動距離を検出する検出手段とから成るリニアスケールと、検出部の測定結果及び検出手段の検出結果を利用して内形を求める演算部とを備える。

本発明によれば、高精度で被計測物の内形を計測することができる。

実施形態に係る内形計測装置を説明する概略図である。 図１の内形計測装置が有する支持基盤及びテーブルの背面を説明する概略図である。 図１の内形計測装置が有するリニアガイドの取り付け及びテーブルの摺動を説明する概略図である。

以下に、図面を用いて本発明に係る内形計測装置について説明する。

〈内形計測装置〉
本発明に係る内形計測装置は、内部に空間を有する被計測物の内形を計測する装置である。図１に示すように、本発明の実施形態に係る内形計測装置１は、計測ユニット２と、旋回ユニット３と、計測ユニット２の計測結果を演算する演算手段（図示せず）とを備えている。計測ユニット２及び旋回ユニット３は、計測時には、被計測物１００の空間に挿入される。

旋回ユニット３は、計測ユニット２を保持するとともに、被計測物１００の空間に対する計測ユニット２及び旋回ユニット２の挿入方向に延在する軸の周りに計測ユニット２を旋回させる。旋回ユニット３は、たとえば、旋回用のモータやギアを備えて旋回するが、ここでは旋回ユニット３について図示を用いた説明を省略する。

計測ユニット２は、支持基盤２１と、第１リニアガイド２２（２２ａ，２２ｂ）及び第２リニアガイド２３（２３ａ，２３ｂ）と、リニアガイド２２，２３を介して支持基盤２１に摺動可能に支持されるテーブル２４と、テーブル２４の正面に設置される変位計２５と、テーブル２４の背面に設置されるスケール２６ａとスケール２６ａと対向して支持基盤２１上に設置される検出手段２６ｂとからなるリニアスケール２６とを備えている。

支持基盤２１は、図１に示すように、旋回ユニット３に垂直に固着され、旋回ユニット３の回転とともに回転する。また、支持基盤２１は、リニアガイド２２，２３を介して変位計２５を保持するテーブル２４を支持している。

第１リニアガイド２２及び第２リニアガイド２３は、それぞれ、２組のレールとブロックを有している。各リニアガイド２２，２３は、それぞれレールとブロックとが噛み合い、レールに沿ってブロックが移動可能に形成されている。

図２（ａ）は、支持基盤２１の上面図であって、図２（ｂ）は、テーブル２４の背面図である。支持基盤２１には、図１および図２（ａ）に示すように、旋回ユニット３の回転の中心軸Ａと直交して第１リニアガイド２２の２本のレール２２ａが設置されている。また、図１及び図２（ｂ）に示すように、テーブル２４の背面には、各レール２２ａと対向する位置に、第１リニアガイド２２のブロック２２ｂがそれぞれ設置されている。

さらに、テーブル２４の背面には、図１及び図２（ｂ）に示すように、中心軸Ａと直交して第２リニアガイド２３の２本のレール２３ａが設置されている。また、図１及び図２（ａ）に示すように、支持基盤２１には、各レール２３ａと対向する位置に、第２リニアガイド２３のブロック２３ｂがそれぞれ設置されている。

したがって、図３（ａ）に示すように、第１リニアガイド２２の各レール２２ａ及びブロック２２ｂと、第２リニアガイド２３のレール２３ａ及びブロック２３ｂとがかみ合わされたとき、図３（ｂ）に示すように、テーブル２４は、これらのリニアガイド２２，２３に誘導されて支持基盤２１上を中心軸Ａと直交する方向に摺動する。また、このテーブル２４の正面で保持される変位計２５もテーブル２４とともに移動する。テーブル２４は、例えば、進退モータ等を備えてスライド移動されるが、ここではテーブル２４を移動させるモータ等については図示を用いた説明は省略する。

変位計２５は、接触子２５ａを有し、この接触子２５ａが被計測物１００の内壁と接触して、接触子２５ａの変位を測定する。上述したように、変位計２５の測定方向は、テーブル２４の進退方向と平行である。すなわち、変位計２５は被計測物１００の空間の半径方向に移動し、半径方向の変位を測定する。変位計２５で計測された値は、ケーブル２５ｂを介して演算手段に入力される。なお、変位計２５としては、例えば、電気マイクロメータが用いられる。ここで、支持基盤２１は、変位計２５の測定方向の軸Ｂが旋回ユニット３の回転軸と直交するように旋回ユニット３に固着されている。

テーブル２４の背面には、図２（ｂ）に示すように、レール２３ａと平行して２本のレール２３ａの間にリニアスケール２６のスケール２６ａが設けられている。また、支持基盤２１のスケール２６ａと対向する位置には、リニアスケール２６の検出手段２６ｂが設けられている。このリニアスケール２６は、目盛が刻まれるスケール２６ａとスケール２６ａの目盛を検出する検出手段２６ｂとを有し、長さを測定する手段である。このリニアスケール２６では、スケール２６ａの目盛を検出手段２６ｂで検出して長さを測定する。

具体的には、検出手段２６ｂは、支持基盤２１に設置されているため、被計測物１００の空間の半径方向に移動することはない。これに対し、スケール２６ａは、テーブル２４の背面に設けられているため、テーブル２４の摺動に伴って被計測物１００の空間の半径方向に移動する。したがって、スケール２６ａと検出手段２６ｂとの位置関係は、テーブル２４の摺動に応じて変化する。検出手段２６ｂは、この変動に応じて、テーブル２４の半径方向の変動を検出する。検出手段２６ｂで得られた値は、ケーブル（図示せず）を介して演算手段に入力される。

内形計測装置１の演算手段は、変位計２５から入力した値と、リニアスケール２６から入力した値とを利用して被計測物１００の内形を求める。例えば、内形計測装置１の演算手段は、内形として、被測定物１００が有する内部空間の内径を求めることができる。

また、この計測ユニット２は、窓部２７ａを有するカバー２７で覆われていることが好ましい。すなわち、計測ユニット２は被計測物１００の空間に挿入されるため、空間の内壁に衝突して破壊されるのを防ぐためである。このとき、計測ユニット２では、テーブル２４を摺動させて変位計２５の接触子２５ａを被計測物１００の内壁に接触させる必要があるため、カバー２７には、テーブル２４の摺動のための窓部２７ａが形成されている。したがって、窓部２７ａは、変位計２５が設置されるテーブル２４の摺動が妨げられないサイズであればよい。

このように、第１リニアガイド２２の各レール２２ａは、変位計２５の軸Ｂを基準として左右対称な位置に設置されている。また、第２リニアガイド２３の各レール２２ａは、変位計２５の軸Ｂを基準として左右対称な位置に設置されている。さらに、第１リニアガイド２２のレール２２ａは支持基盤２１に設置しているのに対し、第２リニアガイド２３のレール２３ａは支持基盤２１と対向するテーブル２４に設置している。したがって、計測ユニット２では、テーブル２４を三次元方向で安定して支持することができる。そのため、内形計測装置１では、変位計２５とリニアスケール２６とで値を正確に測定し、高精度な計測結果を得ることができる。また、リニアスケール２６は、リニアガイド２２，２３の間に設置されていることからも、安定した値を得ることができる。

なお、図１乃至３では、第１リニアガイド２２及び第２リニアガイド２３とは、それぞれ２組のレールとブロックで構成される例を示しているが、装置の小型化が求められない場合には、変位計２５の軸Ｂを基準として左右対称の数で左右対称の位置にテーブル２４を安定して支持可能であれば２組には限られない。

上述したように、本発明に係る内形計測装置１では、小型の計測ユニット２を利用して正確に値を取得し、高精度に計測することができる。

以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。

１…内形計測装置
２…計測ユニット
２１…支持基盤
２２…第１リニアガイド
２２ａ…レール
２２ｂ…ブロック
２３…第２リニアガイド
２３ａ…レール
２３ｂ…ブロック
２４…テーブル
２５…変位計
２５ａ…接触子
２５ｂ…ケーブル
２６…リニアスケール
２６ａ…スケール
２６ｂ…検出手段
２７…カバー
２７ａ…窓部
３…旋回ユニット
Ａ…中心軸
Ｂ…軸
１００…被計測物

Claims (1)

1. 内部に空間を有する被計測物の空間の内形を計測する内形計測装置であって、
   被計測物の空間に挿入可能に構成され、当該空間への挿入方向に延在する軸の周りに回転可能な旋回ユニットと、
   前記旋回ユニットに固着される支持基盤と、
   少なくとも２組のレールとブロックで構成され、当該レールが支持基盤に前記旋回ユニットの回転軸と直交して設置される第１リニアガイドと、
   少なくとも２組のレールとブロックで構成され、当該ブロックが支持基盤に前記回転軸と直交して設置される第２リニアガイドと、
   前記第１リニアガイドのブロックと、前記第２リニアガイドのレールとが背面に設置され、前記支持基盤に設置される前記第１リニアガイドのレール及び前記第２リニアガイドのブロックに誘導されて前記回転軸と直交方向に摺動自在なテーブルと、
   前記テーブルの正面に配置され、被計測物の内面に接触して内形を検出する検出部と、
   前記テーブルの背面に複数の前記レールの間に前記レールと平行に設置され、所定間隔の目盛を有するスケールと、前記支持基盤に固定され、前記スケールの目盛に応じた前記テーブルの移動距離を検出する検出手段とから成るリニアスケールと、
   前記検出部の測定結果及び前記検出手段の検出結果を利用して内形を求める演算部と、
   を備えることを特徴とする内形計測装置。

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